Le colonnine di ricarica auto elettriche stanno diventando sempre più essenziali nell’ambito della mobilità elettrica, o e-mobility, che attualmente vive un periodo di notevole crescita. Questo boom è dovuto principalmente alla crescente presenza sul mercato di veicoli elettrici e ibridi plug-in, nonché all’incoraggiamento all’elettrificazione da parte dei governi e delle principali case automobilistiche. Grazie a batterie di nuova generazione ad alta tensione e a componenti di potenza wide bandgap, come il carburo di silicio e il nitruro di gallio, i veicoli EV e PHEV raggiungono prestazioni ottimali, garantendo un’autonomia che si estende per diverse centinaia di chilometri. Parallelamente, le tecnologie di ricarica delle batterie hanno fatto passi da gigante, offrendo modalità fast e ultra-fast che permettono di ricaricare completamente un veicolo in soli pochi minuti.
Come funzionano le colonnine elettriche
Le colonnine di ricarica elettrica, spesso chiamate stazioni di ricarica, sono dispositivi progettati per fornire energia elettrica ai veicoli elettrici. Funzionano convertendo l’energia elettrica dalla rete in una forma adatta alla ricarica delle batterie del veicolo. Esistono diverse modalità di ricarica, che variano in base alla potenza e alla velocità: dalla ricarica lenta, ideale per la notte o per lunghi periodi di sosta, alla ricarica rapida, che può riempire una batteria in meno di un’ora. Le colonnine sono dotate di diversi tipi di connettori, a seconda del modello e della marca del veicolo, e spesso sono equipaggiate con sistemi di comunicazione che permettono al conducente di monitorare la ricarica attraverso un’applicazione mobile.
Stazioni e punti di ricarica privati e pubblici per veicoli elettrici
La differenza tra colonnine di ricarica pubbliche e private è che le prime, normalmente installate direttamente dai fornitori di energia e dai gestori della rete, sono posizionate in luoghi liberamente accessibili, come strade, parcheggi pubblici, aeroporti, stazioni ferroviarie e altro ancora. I punti per la ricarica privati sono invece installati nei box e nelle autorimesse private, in prossimità di supermercati, negozi, alberghi o altre attività commerciali.
Colonnina di ricarica o wallbox: quale scegliere?
L’alternativa alle colonnine di ricarica per auto elettriche pubbliche è rappresentata dalla ricarica domestica, ovvero un servizio di ricarica privato utilizzabile direttamente nella propria abitazione. Il collegamento alla normale rete elettrica domestica (230VAC in Italia) consente di prelevare potenze di pochi kW, adatte quindi a una ricarica lenta, da eseguire nelle ore notturne.
Per motivi di sicurezza, legati al potenziale surriscaldamento dei cavi elettrici sottoposti per diverse ore all’erogazione di correnti elevate, è preferibile l’utilizzo di appositi cavi dotati di control box (sistema di sicurezza PWM) in grado di interrompere l’operazione in caso di anomalie. La soluzione più indicata è tuttavia rappresentata dalla wallbox, una vera e propria stazione di ricarica domestica con installazione a muro, un dispositivo intelligente in grado di evitare blackout o sovraccarichi della rete elettrica.
Questi dispositivi sono offerti dalla maggior parte dei produttori di veicoli elettrici, ma si possono utilizzare anche unità fornite da produttori indipendenti. Installate esclusivamente da personale specializzato, le wallbox possono utilizzare sia la normale rete 230VAC monofase, sia la rete 400VAC trifase e sono disponibili con potenze comprese tra 11kW e 22kW, le seconde offrono una drastica riduzione dei tempi di ricarica. Le wallbox garantiscono elevata sicurezza e molte, attraverso un’apposita app, offrono la possibilità di programmare le fasce orarie selezionate per la ricarica e di monitorarne il processo di avanzamento da remoto.
Le diverse tipologie di colonnine di ricarica
Per quanto riguarda il tipo di ricarica, le colonnine di ricarica auto elettriche si suddividono in due classi di potenza, standard ed elevata, a seconda che la potenza disponibile per il processo di carica sia inferiore o superiore, rispettivamente, a 22 kW.
I punti di ricarica standard, a loro volta, si suddividono in ricarica lenta se la potenza è inferiore a 7 kW e in ricarica accelerata se la potenza è superiore a 7 kW (ma comunque inferiore a 22 kW).
I punti di ricarica con potenza elevata si suddividono invece nelle classi veloce (o fast), con livelli di potenza compresi tra 22 kW e 50 kW, e ultraveloce (o ultra-fast) con potenze superiori a 50 kW. Le colonnine con potenza elevata (superiore a 22 kW) utilizzano un sistema di carica in corrente continua, con tensioni comprese tra 200V e 400V, mentre le colonnine con potenza standard possono utilizzare sia la corrente alternata che quella continua. Le stazioni di ricarica, soprattutto quelle posizionate sulla rete autostradale, possono ospitare più punti di ricarica, in grado di ricaricare quindi anche più di un veicolo contemporaneamente.
Il tempo di ricarica è strettamente legato alla massima potenza erogabile dalle colonnine di ricarica auto elettriche (nel caso di stazione con punti di ricarica multipli, questa può essere ripartita tra più veicoli per consentire la carica simultanea), alla capacità in kWh del pacco batterie del veicolo e dal suo stato di carica.
Le diverse modalità di ricarica
È doveroso fare una distinzione tra ricarica AC e DC, ovvero ricarica in corrente alternata e corrente continua. Le batterie funzionano in corrente continua DC, tuttavia quella erogata dalla rete elettrica nazionale, sia nel pubblico, sia nel privato, è corrente alternata AC. È quindi necessaria la presenza di un convertitore che trasformi la corrente alternata in continua per poterla trasferire alle batterie del veicolo elettrico.
- Ricarica AC: la rete elettrica alimenta il caricabatterie integrato nel veicolo, il quale converte la corrente alternata in continua. Lo spazio messo a disposizione del veicolo è limitato e costituisce un vincolo per il dimensionamento del caricabatterie. Limite anche alla sua capacità di fornire energia alla batteria. Per questo motivo la ricarica in AC è una ricarica lenta.
- Ricarica DC: la corrente viene convertita da AC a DC a monte, nella colonnina, e alimenta direttamente la batteria del veicolo. Non esistendo vincoli di dimensionamento, il caricabatterie può essere più performante e quindi offrire tempi di ricarica rapidi.
Le differenze tra ricarica AC e ricarica DC risiedono anche nel tipo di connessioni utilizzate per il collegamento al veicolo elettrico.
Le diverse modalità di ricarica
Ogni sfaccettatura dei sistemi di ricarica dei veicoli elettrici è definita e regolamentata da una precisa normativa di riferimento: la IEC 61851-1. Tra le altre cose,definisce 4 modi di ricarica degli EV, 4 standard identificati universalmente come Modo 1, Modo 2, Modo 3 e Modo 4. La norma stabilisce inoltre quali sono le diverse tipologie di prese di ricarica.
- Ricarica Modo 1. Il modo 1 è utilizzato per la ricarica lenta in corrente alternata AC, tipicamente per veicoli quali biciclette, scooter elettrici, minivetture. La ricarica modo 1 non è adatta per le auto e, in Italia, è consentita esclusivamente in ambito privato. Il caricabatterie è a bordo del veicolo e la ricarica avviene attraverso una classica presa elettrica domestica in corrente alternata AC, fino a 16A a 230V o 400V. La presa domestica adibita alla ricarica deve essere protetta a monte da un interruttore differenziale. Nessuna protezione PWM (ricarica senza Control Box) né comunicazione tra veicolo e struttura di ricarica.
- Ricarica Modo 2. Il modo 2 è dedicato esclusivamente alla ricarica lenta, in contesti privati. La ricarica di modo 2 avviene in corrente alternata AC, mediante collegamento a una presa di corrente domestica o industriale (230/400V, 32A max) con limitazione di corrente a valori compresi tra gli 8A e i 10A. Il caricabatterie è a bordo del veicolo ed è previsto un cavo dedicato per la ricarica, equipaggiato con un dispositivo di protezione e controllo (In-Cable Control and Protection Device. Control Box presente e conforme alla norma IEC/CEI EN 62752, che dialoga con il veicolo e lo abilita alla ricarica.
- Ricarica Modo 3. In Italia, il Modo 3 è l’unico metodo approvato per la ricarica pubblica di veicoli elettrici in corrente alternata. Questo sistema, utilizzato sia nelle wallbox domestiche che nelle colonnine pubbliche, si avvale di connettori specifici e supporta sia la ricarica lenta (230V, 16A) che quella veloce (400V, fino a 32A). Le stazioni in Modo 3 hanno funzioni avanzate di controllo, protezione e comunicazione con il veicolo, basate sulla norma IEC/CEI EN 61851-1. Durante la ricarica, la stazione monitora la disponibilità di corrente e comunica con il veicolo per ottimizzare il processo. Il caricabatterie è integrato nel veicolo, mentre il cavo può essere staccabile o fisso, a seconda della potenza e del tipo di veicolo.
- Ricarica Modo 4. Il Modo 4 rappresenta il sistema di ricarica veloce FAST DC, operando in corrente continua con potenze tra 20 e 50 kW. Questo metodo permette di ricaricare completamente un veicolo elettrico in pochi minuti. A differenza dei modi 1, 2 e 3, il Modo 4 ha il caricabatterie esterno al veicolo, integrato nella colonnina. Poiché la ricarica avviene in corrente continua, è essenziale un convertitore esterno per collegare il veicolo. Queste stazioni, conformi alla norma IEC/CEI EN 61851-23, tendono ad essere più voluminose e comunicano digitalmente con il veicolo secondo la norma IEC/CEI EN 61851-24. Esistono vari standard per il Modo 4, con due principali tipi di connettori: il CCS Combo (europeo) e il CHAdeMO (giapponese). In queste stazioni, il cavo è fisso e parte integrante della colonnine di ricarica auto elettriche, simile a una pompa di benzina tradizionale.
Il costo di ricarica
Quando si parla di mobilità elettrica, una delle domande più frequenti con le quali occorre fare i conti è: “quanto costa ricaricare l’auto elettrica?”
Esattamente come accade per i carburanti comuni, anche la ricarica del veicolo elettrico ha un costo, variabile a seconda di diversi parametri, come il fornitore di energia o il tipo di ricarica richiesto.
Occorre fare una prima grande distinzione tra ricarica domestica tramite wallbox e ricarica alle colonnine di ricarica auto elettriche. Il calcolo della ricarica dell’auto elettrica a casa è molto semplice. Basta infatti moltiplicare la capacità in kWh della batteria per il costo di 1 kWh, dato facilmente estraibile dalla bolletta del fornitore di energia. Tuttavia, il risultato ottenuto non potrà mai essere considerato del tutto preciso perché influenzato da diversi fattori, quali l’efficienza del sistema (in media compresa tra l’80% e l’85%) e la dispersione di energia durante il processo di ricarica.
Molto diversa è la situazione dei prezzi della ricarica dell’auto elettrica fatta alla colonnina, per la quale la discriminante più decisiva è il fornitore di energia. L’offerta sul mercato oggi è molto ampia e, accanto a Enel X, i fornitori si sono moltiplicati, ognuno con le proprie tariffe, offerte e pacchetti.
La ricarica alla colonnina può infatti avere un costo a consumo, esattamente come si fa normalmente con i carburanti comuni, oppure è possibile acquistare dei “pacchetti di energia” a scalare o attivare dei piani di abbonamento flat, con cui l’utente versa una quota fissa mensile a fronte di un tetto massimo di consumo di potenza. Nonostante la varietà dell’offerta odierna è possibile, in ogni caso, individuare un costo medio per la ricarica dell’auto elettrica alla colonnina, che si aggira attorno ai 0,40€/kW per le ricarica da 22kWh e di 0,50€/kW per le ricariche fast.
Nel caso si stipuli un abbonamento con un provider o gestore della rete, i costi si riducono sensibilmente a seconda del tipo di contratto e della quota fissa versata mensilmente. A questo proposito occorre inoltre osservare come le normative applicabili sia a livello europeo che nazionale richiedano l’interoperabilità del servizio di ricarica (analogo al roaming telefonico, un provider deve poter accettare tessere di altri fornitori) e la possibilità di eseguire pagamenti senza obbligo di sottoscrizione di un servizio di abbonamento (pagamento a consumo).
L’importanza delle colonnine di ricarica
In conclusione, le colonnine di ricarica auto elettriche rappresentano una pietra miliare nella rivoluzione della mobilità sostenibile. Con l’incremento delle vendite di veicoli elettrici e l’attenzione crescente verso l’ambiente, la domanda di soluzioni di ricarica efficienti e veloci è destinata a crescere.
Investire in infrastrutture di ricarica e informarsi sulle ultime tecnologie diventa essenziale per chi vuole rimanere al passo con le tendenze del settore. La transizione verso un futuro più verde è già in corso, e le colonnine di ricarica sono uno degli elementi chiave che guideranno questa trasformazione. Assicurati di rimanere aggiornato sulle ultime novità e di considerare le opzioni elettriche per i tuoi spostamenti futuri.
