Soluzioni IoT per ottimizzare le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici per una mobilità intelligente e sostenibile

Negli ultimi anni abbiamo assistito a una crescita esponenziale delle vendite di veicoli elettrici. Nel 2020, solo il 5% delle auto immatricolate era elettrico. Questa percentuale è passata al 9% nel 2021 e nel 2022 ha raggiunto il 14% del mercato, superando i 10 milioni di auto elettriche vendute. La Cina è in testa con il 60% delle vendite di auto elettriche, mentre in Europa solo una vettura su cinque è elettrica. Con l’enorme crescita dei veicoli elettrici (EV), le vendite hanno portato a un’impennata della domanda di stazioni di ricarica rapida.

Gli EV non sono ancora dotati di energia sufficiente per percorrere lunghe distanze, quindi è fondamentale l’accesso a una ricarica frequente e rapida. Uno degli ostacoli a un’adozione ancora più diffusa dei veicoli elettrici è l’ansia da autonomia, cioè il timore di esaurire la carica della batteria. Una capillare rete di stazioni di ricarica per veicoli elettrici, realizzata con le più recenti tecnologie dell’Internet of Things (IoT), può contribuire ad alleviare questa preoccupazione. La connettività IoT e sofisticati sensori consentono di creare reti di ricarica altamente intelligenti che mettono in comunicazione costante i veicoli elettrici, le stazioni di ricarica, i fornitori di servizi di ricarica, i processori di pagamento e i gestori della rete elettrica.

Monitoraggio e gestione in tempo reale

Con la tecnologia IoT è possibile ottimizzare, gestire e monitorare da remoto un’ampia rete di stazioni di ricarica per veicoli elettrici. I dispositivi e i sensori IoT facilitano la manutenzione predittiva, la raccolta dei dati in tempo reale, l’integrazione dei pagamenti e della fatturazione e il bilanciamento dinamico del carico. L’utilizzo, la disponibilità e le prestazioni delle stazioni di ricarica possono essere monitorati in tempo reale, fornendo informazioni immediate su tutti gli aspetti legati all’ambiente e all’infrastruttura di ricarica. La tecnologia IoT consente algoritmi di ricarica intelligenti che possono aiutare a ottimizzare la ricarica in base alla capacità della rete, alla domanda elettrica complessiva e alle preferenze dei singoli automobilisti.

Gli automobilisti alla ricerca di una colonnina di ricarica EV disponibile possono utilizzare una delle diverse risorse per trovare la stazione di cui hanno bisogno. L’applicazione Charge My Ride fornisce una mappa interattiva delle stazioni pubbliche attualmente disponibili a Malta e a Gozo. Recentemente, Google ha annunciato che la sua applicazione Maps, dotata di intelligenza artificiale, mostrerà le posizioni di ricarica per veicoli elettrici e fornirà descrizioni molto dettagliate di ogni stazione. Gli utenti delle colonnine EV possono pagare attraverso i loro smartphone o tramite tessere RFID.

Manutenzione predittiva

I sensori e i dispositivi IoT all’interno dell’infrastruttura EV migliorano notevolmente la funzionalità e l’efficienza delle reti di stazioni di ricarica EV. La tecnologia IoT rende possibile la gestione remota e il monitoraggio completo delle stazioni di ricarica e fornisce informazioni istantanee sulle prestazioni dei dispositivi di ricarica dei veicoli elettrici. Il monitoraggio in tempo reale consente di rilevare tempestivamente i malfunzionamenti delle apparecchiature e altri potenziali problemi.

I gestori delle reti di ricarica possono implementare programmi di manutenzione predittiva proattiva per garantire che le colonnine di ricarica forniscano le massime prestazioni. Grazie alle reti, spesso estese su vaste aree geografiche, i gestori possono sfruttare l’IoT per monitorare costantemente lo stato di ogni singola stazione di ricarica e del complesso delle comunicazioni e del sistema di raccolta dei dati.

Risposta al fabbisogno e bilanciamento del carico

Sebbene gli EV siano giustamente elogiati per il loro aspetto ecologico, essi rappresentano una sfida durante le ore di picco della rete elettrica o in caso di eventi energetici imprevisti. Le autorità di regolamentazione della rete, le aziende elettriche e i gestori delle stazioni di rifornimento dei veicoli elettrici stanno utilizzando l’IoT e l’integrazione della rete intelligente per far fronte all’aumento della domanda di energia elettrica da parte dei veicoli durante i picchi di carico. I consumatori possono anche essere incentivati a regolare la loro domanda di elettricità nelle ore non di punta.

L’ADR, o Automated Demand Response, è un’iniziativa utilizzata per garantire l’ottimizzazione della rete durante i picchi di domanda di energia. Open ADR è un protocollo di comunicazione che consente ai gestori delle reti e ai fornitori di energia di inviare segnali di controllo a dispositivi intelligenti come quelli di ricarica. Questo sistema cloud-to-cloud consente alla rete di avere piena consapevolezza delle richieste previste. I server sul lato dell’utility/aggregatore di carico possono comunicare le richieste di riduzione del carico di energia e i nodi finali, come i dispositivi di ricarica EV intelligenti, possono rispondere con informazioni sulla partecipazione prevista alle riduzioni di energia o con dati di opt-out.

Gestione energetica e sostenibilità

Grazie all’IoT, i fornitori e i gestori di rete possono implementare algoritmi di ricarica intelligente per ottimizzare la ricarica dei veicoli elettrici in base alla capacità della rete, alle preferenze dei singoli conducenti e alla domanda elettrica complessiva. La rete di sensori IoT intelligenti e gli algoritmi aiutano a bilanciare la rete e a ridurre i picchi di carico. Con l’IoT, la comunicazione e il monitoraggio sono abilitati in tutto il contesto, dal veicolo al dispositivo di ricarica, alla società di rete di ricarica e al gestore della rete.

Uno dei principali sviluppi nell’alimentazione degli EV è l’integrazione di fonti di energia rinnovabili per creare una ricarica sostenibile. L’utilizzo di energia generata da fonte solare, idroelettrica ed eolica porta con sé l’auspicio di una sostenibilità a lungo termine e di un minore impatto ambientale nella produzione di energia per i nostri veicoli elettrici. L’IoT può aiutare a gestire la domanda e le fonti di energia nei momenti di picco.

Casi di studio e storie di successo

La rete di stazioni di ricarica per veicoli elettrici abilitata all’IoT di Shell Recharge contribuisce all’ambiente risparmiando oltre 2.000 tonnellate di carbonio all’anno. Shell sta implementando una rete mondiale di colonnine di ricarica rapida pubbliche che consentono agli automobilisti di ricaricare i loro veicoli senza problemi. In qualità di principale partner di ricarica in Europa, offre sia la ricarica rapida che quella ultra-rapida in tutto il continente.

A Taiwan, Fortune Electric e ASUS IoT hanno unito le forze per collaborare a una sofisticata rete di ricarica per veicoli elettrici alimentata dall’intelligenza artificiale. Il sistema fornisce una lettura e un riconoscimento delle targhe efficiente e accurato, che contribuisce a rendere possibili le moderne iniziative delle smart city. Integrando la connettività IoT e la ricarica dei veicoli elettrici, è possibile costruire un ecosistema urbano sostenibile. Il monitoraggio e l’analisi dei dati possono essere effettuati in tempo reale e, grazie alla gestione adattiva del carico, è possibile gestire le richieste sulla rete.

Sfide e tendenze future

L’implementazione di una vasta rete di stazioni di ricarica per EV può rappresentare una sfida. I consumatori si aspettano che le colonnine EV e la rete siano attive e funzionanti quando ne hanno bisogno. Stazioni non operative o non perfettamente funzionanti possono comportare una perdita di introiti e un’esperienza inaccettabile per i consumatori. Anche la sicurezza informatica è un problema fondamentale per i gestori delle stazioni EV: disservizi legati ai pagamenti e rischi di pirateria informatica possono colpire sia le società che gestiscono la rete sia i singoli veicoli intelligenti. I caricabatterie per veicoli elettrici, se non protetti, possono essere un obiettivo primario per gli hacker.

In futuro, si prevede che i progressi della tecnologia IoT faciliteranno ancora di più le connessioni alle energie rinnovabili come l’energia eolica e solare. Con l’IoT è possibile gestire l’elettricità da più fonti, consentendo l’uso di energia pulita quando è disponibile. Le nuove iniziative includono l’incorporazione della convalida blockchain dei crediti di carbonio e il monitoraggio dei dati in tempo reale sulla riduzione delle emissioni. Il futuro vedrà anche il progresso della tecnologia di ricarica wireless per i veicoli elettrici.

Conclusioni

Con l’aumento delle vendite di veicoli elettrici, l’infrastruttura di ricarica degli EV si trova ad affrontare un periodo difficile. Fortunatamente, le stazioni di ricarica intelligenti abilitate all’IoT possono contribuire a migliorare l’affidabilità delle stesse, a gestire i picchi di carico della rete e persino a migliorare l’uso di energie rinnovabili.

Con la crescita del mercato mondiale dei veicoli elettrici, i progressi della tecnologia IoT aiuteranno i fornitori e i gestori di rete a rispondere alla crescente domanda dei consumatori. Grazie all’IoT, i fornitori saranno in grado di soddisfare l’aumento della domanda di ricarica dei veicoli elettrici da parte dei consumatori e di offrire un’esperienza di ricarica pratica, affidabile e senza interruzioni.