Sappiamo che le auto elettriche possono ridurre le emissioni di carbonio:sono molto più efficienti nell'utilizzo dell'energia, ad esempio, semplicemente non perdendola a causa delle vibrazioni e quindi del calore tipicamente prodotti da un motore a combustione interna.
Ma quanto possono effettivamente ridurre le emissioni e in che modo ciò incide sulla tipologia e sull'entità delle rinnovabili presenti in determinate reti?
Un nuovo studio pubblicato su Scienze e tecnologie ambientali dai ricercatori del MIT Energy Initiative (MITEI) dimostra un nuovo modello per elaborare riduzioni delle emissioni e mostra che l'ora del giorno in cui un veicolo elettrico viene caricato ha un impatto significativo sui risparmi.
Sebbene lo studio abbia sede negli Stati Uniti, ha una certa rilevanza per l'Australia, in particolare perché condivide caratteristiche comuni con la California, che sta anche attraversando una sostanziale transizione verso l'energia solare.
I ricercatori hanno scoperto che nella California ricca di energia solare, se un veicolo elettrico viene caricato di notte produce il 70% in più di emissioni rispetto a quando viene caricato durante il giorno (osservando che durante il giorno continua a produrre meno emissioni rispetto alla guida di un'auto a benzina o diesel).
Ovviamente, nelle reti ricche di energia solare ciò ha enormi implicazioni sull'efficacia con cui i veicoli elettrici possono contribuire alla riduzione delle emissioni.
I ricercatori affermano che questo tipo di dati è importante da comprendere per garantire che il tipo corretto di infrastruttura di ricarica sia presente nei luoghi appropriati.
Ad esempio, se vivi e lavori in una zona ricca di energia solare, potrebbe essere più utile avere accesso alla ricarica sul posto di lavoro.
"La ricarica dell'infrastruttura è un... grande determinante quando si tratta di facilitare la ricarica in orari specifici, soprattutto durante il giorno", ha affermato Emre Gençer, coautore e ricercatore presso MITEI.
"Se devi ricaricare il tuo veicolo elettrico a mezzogiorno, devi disporre di un numero sufficiente di stazioni di ricarica sul posto di lavoro."
A New York, che ha una grande percentuale di energia nucleare o idroelettrica, il momento migliore per caricare un veicolo elettrico è in realtà l'esatto opposto, perché caricando di notte si può risparmiare un ulteriore 20% di emissioni.
Ian Miller, l'autore principale dello studio e ricercatore associato al MITEI, osserva che i dati creati dalla loro modellizzazione possono anche essere utili per informare i legislatori e le autorità di regolamentazione su quando è meglio introdurre tariffe temporali per incoraggiare la ricarica dei veicoli elettrici in particolari volte.
"Se faciliti la ricarica in orari particolari, puoi davvero aumentare le riduzioni delle emissioni derivanti dalla crescita delle energie rinnovabili e dei veicoli elettrici", afferma Miller
“Allora come lo facciamo? Le tariffe dell'elettricità in base al tempo di utilizzo si stanno diffondendo e possono cambiare drasticamente l'ora del giorno in cui i conducenti di veicoli elettrici si caricano. Se informiamo i responsabili politici di questi grandi impatti sui tempi di ricarica, possono quindi progettare tariffe elettriche per scontare la tariffazione quando le nostre reti elettriche sono pesanti da fonti rinnovabili. "
I ricercatori hanno notato che in passato, la mancata modellazione in base alle variazioni orarie della rete o alle variazioni dovute alla temperatura nel risparmio di carburante può significare che i dati sulla riduzione delle emissioni previsti possono essere inferiori del 10% in quasi un terzo dei casi. Nelle reti solari come la California, l'errore può arrivare fino a una deviazione del 50%.
"Se non modelli il tempo di ricarica e invece presupponi di ricaricare con la potenza media annuale, puoi stimare erroneamente le emissioni di veicoli elettrici", afferma Maryam Arbabzadeh, un post-dottorato che è coautrice del rapporto.
“A dire il vero, è fantastico avere più energia solare sulla rete e più veicoli elettrici che utilizzano quella rete. Non importa quando carichi il tuo veicolo elettrico negli Stati Uniti, le sue emissioni saranno inferiori a quelle di un'auto a benzina simile; ma se la ricarica dei veicoli elettrici avviene principalmente quando il sole è tramontato, non otterrai tanti vantaggi in termini di riduzione delle emissioni come pensi quando utilizzi una media annuale. "
Per ridurre il margine di errore, i ricercatori hanno utilizzato i dati della griglia oraria del 2018 e del 2019, insieme ai dati di ricarica, guida e temperatura orari, e li hanno applicati a un nuovo modello che chiamano il metodo del "giorno medio".
"Abbiamo scoperto che è possibile ignorare la stagionalità delle emissioni della rete e del risparmio di carburante, e continuare a stimare accuratamente le emissioni annuali di veicoli elettrici e gli impatti sui tempi di ricarica", afferma Miller.
“Questa è stata una piacevole sorpresa. In Kansas lo scorso anno, le emissioni giornaliere della rete sono aumentate di circa l'80% tra le stagioni, mentre la domanda di energia elettrica per veicoli elettrici è aumentata di circa il 50% a causa dei cambiamenti di temperatura. Studi precedenti hanno ipotizzato che ignorare tali oscillazioni stagionali avrebbe danneggiato l'accuratezza nelle stime delle emissioni di veicoli elettrici, ma non hanno mai quantificato l'errore. Lo abbiamo fatto, in diversi mix di griglia e climi, e abbiamo riscontrato che l'errore era trascurabile".
La modellazione è stata utilizzata anche per proiettare le emissioni future. In questo caso, la modellazione nel sud-est degli Stati Uniti dal 2018 al 2032 ha mostrato che entro il 2032, rispetto a un'auto ibrida simile, le emissioni di veicoli elettrici per chilometro potrebbero essere inferiori del 30% se caricate durante la notte e del 65% se caricate a mezzogiorno.
"Per mitigare il cambiamento climatico, dobbiamo decarbonizzare sia il settore dei trasporti che quello dell'energia elettrica", afferma Gençer.
"Possiamo elettrificare i trasporti e ciò ridurrà significativamente le emissioni, ma ciò che questo documento mostra è come puoi farlo in modo più efficace".
Citazione: Variazioni orarie della rete elettrica, modelli di ricarica dei veicoli elettrici ed emissioni di esercizio
Ian Miller, Maryam Arbabzadeh ed Emre Gençer
Scienza e tecnologia ambientale 2020 54 (24), 16071-16085
DOI:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.0c02312
