La crescente domanda di veicoli elettrici impone di accelerare l’implementazione delle infrastrutture di ricarica.
Proprio come accade ai veicoli, anche le infrastrutture di ricarica si arricchiscono di tecnologie sempre più complesse che oltre ad essere testate, devono rispondere ai requisiti di sicurezza e agli standard internazionali. Per rispondere a questa crescente esigenza, UL ha aperto un Centro di collaudo dei sistemi di Ricarica dei Veicoli Elettrici (VE) a Francoforte. Questo nuovo impianto aiuterà i produttori di apparecchiature di ricarica di veicoli elettrici e i produttori di apparecchiature per autoveicoli (OEM – original equipment manufacturers) a soddisfare i requisiti del mercato riducendo i rischi legati a sicurezza e prestazioni.
Negli ultimi 10 anni, la mobilità elettrica ha registrato una crescita costante a livello globale; un dato destinato ad aumentare anche grazie alle politiche di incentivazione all’uso dei veicoli elettrici come evidenziato dall’ultimo International Energy Agency’s Global EV Outlook 2020.
L’aumento dei veicoli elettrici in circolazione è strettamente legato alla disponibilità di una solida rete di infrastrutture di ricarica. Un segmento di mercato, quest’ultimo, destinato a svilupparsi rapidissimamente: gli analisti della Electric Vehicle Charging Association hanno previsto infatti una crescita del 46,8 % anno su anno (dal 2017 al 2025) e un fatturato complessivo di circa 45,59 miliardi di dollari entro il 2025.
Il laboratorio di UL è in grado di offrire la certificazione per l’Accesso al Mercato Globale, testando diversi tipi di ricarica utilizzati in tutto il mondo.
I componenti dell’infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici sono di due tipi:
Le apparecchiature di ricarica a corrente alternata (CA) hanno tempi lunghi di ricarica, ecco perché si trovano nelle aree urbane/commerciali e residenziali dove il conducente generalmente compie brevi distanze e soste prolungate – trovandosi a casa o in ufficio. La ricarica CA non è invece una soluzione ottimale per chi viaggia su lunghe distanze e senza soste.
Per turisti, camionisti e altri trasportatori, lungo le autostrade e le strade più trafficate ci sono le stazioni di ricarica ad alta potenza (HPC stations – high power charging stations) che forniscono corrente continua (CC) con tempi di ricarica decisamente inferiori visto che le soste sono dei semplici pit stop.
La richiesta di apparecchiature di ricarica rapida CC è cresciuta grazie ai progressi tecnologici delle batterie portando a un aumento dei veicoli elettrici sia privati sia commerciali. La maggior durata della batteria e una rete più estesa e affidabile di infrastrutture per la ricarica rapida, permettono l’utilizzo di auto elettriche per lunghi viaggi. All’interno del Laboratorio di UL si collaudano anche i carica batterie ad alta potenza, fino a 350 kW.
Oltre all’utilizzo della ricarica ad alta potenza, l’altro tema destinato a diventare sempre più importante è quello delle stazioni di ricarica CC più piccole e ad uso domestico, con trasferimento bidirezionale di corrente. Stazioni che giocheranno un ruolo chiave nelle applicazioni dei veicoli connessi alla rete (vehicle to grid V2G), perché potranno essere integrate in modo molto efficace nel sistema di gestione dell’energia delle aree urbane e residenziali. L’esperienza di UL nel campo degli inverter e del fotovoltaico, insieme al know how per il collaudo di apparecchiature di veicoli elettrici, posiziona il laboratorio all’avanguardia.
La ricarica dei veicoli elettrici è un processo complesso, in cui più sistemi e protocolli si uniscono. I protocolli di comunicazione, i controlli degli eventi di carica, la gestione delle batterie e i sistemi di protezione implicano che questo tipo di apparecchiatura sia molto più sofisticata di un carica batterie tradizionale. Inoltre, non tutte le apparecchiature di ricarica conduttiva sono uguali: le diverse configurazioni di uscita e di ingresso del connettore del veicolo determineranno i protocolli di comunicazione e ricarica corrispondenti.
Con il progresso a livello tecnico diventa tutto ancora più complesso. La ricarica vehicle to grid (V2G) trasforma l’auto elettrica in applicazioni di accumulo di energia e in risorse energetiche distribuite e consente all’automobile di integrarsi nella rete municipale e servire come rete di back-up ad uso domestico, residenziale. Il nuovo impianto di UL permette di testare la ricarica V2G – fino a 250 kW – insieme alle altre funzionalità, che diventano sempre più parte integrante dell’infrastruttura di ricarica, come i sistemi di protezione personale e le soluzioni di pagamento.
La conformità con le norme internazionali è molto importante, in quanto una perfetta interoperabilità tra un veicolo e una qualsiasi infrastruttura di ricarica contribuirà ad aumentare l’adozione di auto elettriche. Questa è la strada per centrare gli obiettivi climatici internazionali e la riduzione dell’uso di combustibili fossili.
Va da sè il ruolo strategico ed essenziale dei laboratori di prova per supportare gli OEM del settore automobilistico e i fornitori di infrastrutture.
I prodotti da testare riguardano tutti i tipi di apparecchiature per l’alimentazione di veicoli elettrici (EVSE – electric vehicle supply equipment), comprese le soluzioni di ricarica domestica – ad esempio le wallbox e i dispositivi di ricarica portatili – e soluzioni di ricarica industriale – ad esempio per gli e-autobus e i camion elettrici – e ovviamente le componenti di ricarica, come dispositivi di interruzione del circuito di carica (CCID – charge circuit interrupting devices), dispositivi di rilevamento di corrente residua, connettori e spine per veicoli elettrici, e così via. Allo stesso modo, le verifiche sono importanti anche per i caricatori veloci, i sistemi di ricarica vehicle-to-grid e induttivi.
L’atto stesso della verifica è di per sé complesso, in quanto comprende il controllo di una serie di funzionalità diverse in base ai protocolli associati. Ad esempio, esistono protocolli di comunicazione come CHAdeMO, ISO 15118, DIN SPEC 70121 o Open Charge Point Protocol (OCCP) che consentono la comunicazione tra l’auto e il carica batterie.
I prodotti sono testati anche per vedere come rispondono a una serie di requisiti di sicurezza funzionali ed elettrici, test delle prestazioni, test wireless (Wi-Fi, 3G/4G/5G), così come per lo sviluppo, la convalida e i test ambientali. A ciò si aggiungono i test per i requisiti specifici di mercato, come SAE J1772, UL 2202, lo Standard for Electric Vehicle (EV) Charging System Equipment o UL 2594, lo Standard for Electric Vehicle Supply Equipment e risulta evidente che queste verifiche siano complesse, ma necessarie.
E’ necessario, inoltre effettuare, rigorosi controlli di sicurezza per garantire che i prodotti siano installati in modo sicuro e integrati con i sistemi per far sì che aiutino a prevenire rischi di incendi elettrici, cortocircuiti e sovratensioni.
Sono molti gli sviluppi legati alle ricariche dei veicoli elettrici: le richieste dei clienti finali spingono gli OEM e i fornitori di infrastrutture ad accelerare sull’innovazione tecnologica. Questa evoluzione sta facendo emergere un nuovo modo di pensare, soprattutto per quanto riguarda i requisiti di sicurezza. Questo implica l’importanza di test molto accurati.
Con il centro di collaudo, UL offre supporto ai propri clienti fornendo dei servizi che aiutano a ridurre i rischi di sicurezza e performance durante l’intero ciclo di vita del prodotto e permettendo loro di affrontare le crescenti esigenze e gli standard di sicurezza dei mercati di tutto il mondo.
