NIO apre la strada, inserendo la sua infrastruttura nella rete elettrica
La casa auto cinese in Danimarca ha collegato una postazione per il cambio rapido della batteria alla rete elettrica nazionale, per contribuire alla regolazione della frequenza, aprendo nuove opportunità
Da quando i veicoli elettrici sono diventati qualcosa di più di una curiosità, si è diffusa anche la convinzione che le loro batterie durante le fasi di immobilità (cioè la maggior parte del tempo in una giornata tipica) possano essere anche de facto una rete di accumulo con le ruote, creando nuove opportunità e contribuendo a ridurre gli investimenti necessari alla infrastruttura di supporto ad una rete elettrica resa sempre più complessa dal contributo di una energia rinnovabile che è notoriamente intermittente.
Se raggiungere e attingere alle batterie di veicoli in constante spostamento può rendere complicato il loro inserimento in una rete elettrica nazionale o continentale, molto meno complicato è poter contare su impianti in cui molte di queste batterie siano regolarmente custodite. Questo è il caso delle postazioni di cambio rapido delle batterie, servizio già particolarmente diffuso in Cina, grazie agli sforzi di case auto come NIO o BAIC che li propongono rispettivamente ai clienti privati e ai taxi.
Nel caso di NIO ad esempio, ormai le sue postazioni accolgono fino a 21 pacchi nelle ultime versioni installate e fino a 13 pacchi in quelle precedenti che sono la maggioranza della rete. Tutti pronti per il montaggio in 5 minuti sui veicoli della clientela e con una capacità di ogni postazione attorno ai 500 KWh di energia pronta a partecipare alla rete sette giorni su sette, 24 ore al giorno.
Nel corso dell’ultimo NIO Day l’azienda ha confermato di avere operative 2.375 stazioni di scambio di batterie in Cina e di mirare a portare quel numero a 3.310 entro la fine del 2024. Ma NIO ha iniziato ad aprire postazioni anche in Occidente: attualmente sono 39 le stazioni di scambio di batterie in Europa, la maggioranza in Germania, 11, mentre la Norvegia e l’Olanda ne hanno entrambe nove ciascuna.
NIO da marzo dello scorso anno ha iniziato ad aprire queste postazioni per il battery swap anche in Danimarca e nei giorni scorsi la sola (finora) postazione danese per il cambio rapido ha iniziato a offrire un servizio di regolazione della frequenza alla rete nazionale attraverso la consociata NIO Power.
Si tratta dell’apertura di nuove opportunità dal punto di vista dell’innovazione e di un potenziale asset per un settore che aveva creato molti dubbi tra gli esperti dell’automotive, non tanto per il gradimento della clientela, che può ripristinare l’energia del veicolo in un tempo analogo o inferiore al rifornimento di carburante, quanto per la necessità di cospicui investimenti necessari.
Al contrario di una casa che vende il veicolo con la batteria, notoriamente l’elemento più costoso di un veicolo elettrico, per un costruttore che propone il cambio rapido ai clienti si pone di norma la necessità di offrire anche un servizio di noleggio della batteria, magari con offerta di upgrade per certi periodi dell’anno come quelli dei viaggi delle vacanze in estate. Questo fa sì che una postazione con 21 pacchi in media di grande capacità influisca in modo sostanziale nel modello di business. Il creare una rete su larga scala comporta quindi grandi spese in conto capitale che vengono recuperate lentamente.
Ma il modello di business dello scambio di batterie nel complesso secondo Shen Fei, uno dei Vicepresidenti della startup dei veicoli elettrici fondata da William Li che era all’inaugurazione danese, può diventare meno oneroso per il costruttore se oltre ai ricavi della clientela che cambia regolarmente batteria se ne aggiungono altri. Questo avviene se le stazioni di scambio rivestono anche un ruolo nella stabilizzazione della rete: o per regolare i picchi di carico o partecipando al servizio di regolazione della frequenza di rete come dispositivi di accumulo di energia.
Come noto gli operatori di reti elettriche pagano (e con loro gli utenti finali) fornitori per avere una capacità di riserva per contribuire alle necessità della rete, e in particolare è noto che esistono ovunque centrali che usano combustibili fossili, dal gas naturale al carbone, per stare in attesa della chiamata improvvisa, che richiede una capacità di intervento entro pochi secondi. I gestori di questi impianti sono pagati per tenerli in stand-by, pronti a scattare.
Ma le postazioni del battery swap sono già in stand-by permanente, come una rete virtuale (VPP). 108 postazioni di NIO Power hanno già partecipato con successo alla regolazione del picco di carico della rete cinese a partire dall’estate 2022 in una fase in cui il caldo straordinario aveva creato frequenti stress sulla rete del paese asiatico. Integrate nell’infrastruttura, le stazioni di scambio caricavano meno o addirittura scaricavano in occasione dei picchi, quando tra l’altro il prezzo dell’elettricità era più alto.
D’altra parte la regolazione della frequenza è altrettanto importante, perché le deviazioni dalla frequenza nominale di 50 Hz dovute a squilibri tra offerta e domanda sono un rischio per la stabilità e per questo sono previste correzioni attraverso sistemi di risposta primaria e secondaria per evitare che la deviazione dalla frequenza stabilita cresca troppo. Gli impianti di accumulo mediante batterie sono un’alternativa ai grandi e costosi impianti tradizionali, se integrate su larga scala sotto forma di centrali elettriche virtuali aggregate.
Per automobilisti che guidino un modello elettrico NIO, il servirsi di una postazione per il cambio rapido in collegamento alla rete non sembra comportare particolari disagi: secondo la casa durante la partecipazione al contenimento dei picchi di carico nel 2022 la riduzione di potenza media era perfettamente gestibile e anche il tempo medio richiesto per la ricarica completa di ciascun pacco batterie disponibile non è aumentato eccessivamente, allungandosi solo di 5 minuti in media.
Per una azienda come NIO che partecipa a questo servizio con la sua infrastruttura i vantaggi sono chiari: secondo Shen prendendo l’esempio di una stazione di cambio rapido di terza generazione per partecipare al servizio di regolazione della frequenza di rete in Europa, potrebbero essere generati ricavi aggiuntivi dell’ordine di decine di migliaia di euro, considerando sia l’incasso dall’operatore di rete sia i risparmi per le fasi di ricarica. Nel 2024 NIO stima di risparmiare in questo modo tra i 120 milioni di yuan ($16,7 milioni) e i 150 milioni di yuan in costi dell’elettricità.
Non sorprende che proprio in Danimarca abbia trovato spazio il lavoro di NIO sulle centrali elettriche virtuali, che corrisponde ad altre attività analoghe in espansione in Cina. Il paese scandinavo è tra quelli che sono più all’avanguardia nello sviluppo tecnologico su aspetti come micro-reti e ricarica bi-direzionale, con numerosi progetti passati e altri attuali. Il che non sorprende, considerato che si tratta di una “culla” dell’eolico globale e quindi particolarmente interessata a trovare soluzioni alle fasi di pausa di questa primaria fonte di energia rinnovabile.
Sebbene le batterie della flotta di veicoli elettrici globali non arriveranno ragionevolmente mai a evitare del tutto la necessità di disporre di impianti di accumulo stabili, l’interesse recente di diversi gruppi auto per la ricarica bi-direzionale e per l’alternativa del cambio rapido delle batterie (che oltre ai cinesi ha attirato interesse da parte di protagonisti tradizionali come Stellantis) sembra avere un potenziale da non sottovalutare.
Può essere utile misurare le dimensioni della capacità di partecipare alle reti elettriche dei pacchi batterie disponibili sui veicoli. NIO, che va ricordato non è uno dei maggiori gruppi auto per vendite in Cina ma finora un player di nicchia, calcolando tutte le postazioni della sua infrastruttura cinese ha finora una capacità potenziale disponibile di circa 1.200 MWh.
Se si fa riferimento ai dati dell’Osservatorio Sistemi di Accumulo di Anie Confindustria aggiornati al 30 giugno dello scorso anno e da poco comunicati a Key Energy, la fiera dell’energia di Rimini, in Italia ci sono 386.039 sistemi di accumulo installati per una potenza complessiva di 3.045 MW e una capacità massima di 4.893 MWh.
Soprattutto se si considera che la partecipazione a servizi come la regolazione della frequenza richiederebbe una frazione di questi totali, viene da credere che si tratti di una opportunità di cui è appena stata esplorata la superficie, specialmente in considerazione della ridottissima diffusione attuale di tecnologie come il battery swap (o anche della ricarica bi-direzionale).
Secondo i dati della società di consulenza canadese Adamas Intelligence, nel 2023 la capacità totale installata nei veicoli elettrici venduti globalmente è stata di 689 GWh (594 GWh dei quali su modelli BEV) in crescita del 40% rispetto all’anno precedente. Anche se il mercato dei veicoli con la presa dovesse continuare a crescere in modo anemico, 700 o più GWh di capacità annua aggiuntiva a disposizione renderanno gradualmente più attraente l’opportunità di dedicarne una parte a servizi in grado di migliorare l’efficienza dell’interazione tra flotte a zero emissioni locali e la loro infrastruttura.
