Scenari di diffusione di veicoli
elettrici
Valutazione preliminare
C. Caruso, G. Pirovano, M. Riva
ERSE
Roma
29 Aprile 2010
Scenari di diffusione dei veicoli PEV/PHEV
OBIETTIVI E FINALITÀ
IL PARCO AUTO
LE PERCORRENZE
VARIAZIONE EMISSIONI E BILANCI
S. Termoel.
1.4%
Risc. Dom.
Biomasse
10.2%
BC
20%
Trasp.
Autoveicoli
14%
IMPATTO SULLA QUALITÀ DELL’ARIA
Altro Trasp.
Strada
16%
Altri Settori
39%
Ieri
• La mobilità attraverso veicoli elettrici è stato un
argomento ricorrente nel panorama della ricerca. Nel
passato riguardava gli addetti ed alcuni settori di
nicchia, mentre oggi ne parlano tutti.
• La diffusione di massa dei veicoli elettrici è stata nel
passato inibita a causa di alcuni fattori dominanti:
 Il costo ridotto dei prodotti petroliferi
 Lo scarso coinvolgimento ed investimento dei principali
costruttori
 Problemi tecnologici tra cui il maggiore era l’autonomia
limitata legata all’utilizzo delle batterie al Pb
3
Che cosa è cambiato ?
Panorama energetico:
Aumento del costo delle
materie prime energetiche
Panorama ambientale:
- emissioni GHG
- Inquinamento urbano
Panorama tecnologico:
disponibilità di tecnologie
accumulo, ICT, autom.
4
Mobilità elettrica
Veicoli elettrici considerati
Di interesse per il sistema elettrico sono i veicoli
elettrici ricaricabili da rete con una capacità
discreta di accumulo (almeno 10 kWh):


5
Battery Electric Vehicle: BEV
Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV
PARCO AUTO: popolazione e parco auto in Italia
Popolazione italiana: ipotesi di evoluzione
La popolazione Italiana dal
2000 è iniziata a crescere, dopo
un periodo di stasi
[previsione centrale di crescita
della popolazione ISTAT]
2030
2025
2020
2015
2010
2005
2000
1995
1990
1985
63000000
62000000
61000000
60000000
59000000
58000000
57000000
56000000
55000000
Ipotesi di evoluzione del numero di
abitanti per auto circolante
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
Parco auto in Italia: ipotesi di evoluzione
1.5
1.0
45000000
0.5
35000000
30000000
25000000
2030
2025
2020
2015
2010
2005
2000
1995
1990
20000000
1985
2029
2026
2023
2020
2017
2014
2011
2008
2005
2002
1999
1996
1993
1990
1987
1984
1981
1978
2035
40000000
0.0
2032
Analizzando il trend del parco auto dal
1921 e considerando anche
l’evoluzione della popolazione, si è
fatta una previsione di crescita del
circolante basata su una funzione
logistica che descrive una curva ad S
PARCO AUTO: sintesi dei risultati ottenuti (1/2)
PARCO AUTO
40000000
35000000
30000000
25000000
20000000
15000000
10000000
5000000
19
90
19
93
19
96
19
99
20
02
20
05
20
08
20
11
20
14
20
17
20
20
20
23
20
26
20
29
0
PEV2
PEV1
EURO8
EURO7
EURO6
EURO5
EURO4
EURO3
EURO2
EURO1
CONV
ECE4
ECE3
ECE2
ECE1
PREECE
3500000
3000000
2500000
2000000
1500000
1000000
500000
0
19
90
19
93
19
96
19
99
20
02
20
05
20
08
20
11
20
14
20
17
20
20
20
23
20
26
20
29
45000000
Market Share
Il processo di stima della penetrazione dei veicoli PEV/PHEV in Italia ha portato a
definire uno scenario da oggi al 2030 di progressivo ricorso a tale tecnologia. A tale
data i veicoli PEV/PHEV rappresenteranno circa il 25% del parco circolante ed
avranno un market share del 50% (in entrambi i casi con una prevalenza dei veicoli
PHEV rispetto ai PEV).
Alcune scelte fatte sono dettate da una parte dalla volontà di produrre effetti misurabili in termini di sistema
elettrico e di impatto sull’ambiente, dall’altra dalla decisione di fare ipotesi comunque conservative rispetto a
quanto presentato nell’ambito di altri studi analoghi.
PARCO AUTO: sintesi dei risultati ottenuti (2/2)
Consistenza parco auto per veicoli PEV/PHEV
12 000 000
42 000 000
41 000 000
10 000 000
8 000 000
6 000 000
38 000 000
37 000 000
4 000 000
36 000 000
2 000 000
35 000 000
-
34 000 000
PEV1
PEV2
PHEV1
PHEV2
totale
totale
39 000 000
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
PEV/PHEV
40 000 000
Percorrenze totali
ERSE
vs
ISPRA
auto passeggeri e percorrenze totali
100
600
90
70
60
50
300
40
200
30
20
100
10
0
0
Auto ERSE
Auto ISPRA
km_ERSE
km_ISPRA
10^9 km
400
19
90
19
92
19
94
19
96
19
98
20
00
20
02
20
04
20
06
20
08
20
10
20
12
20
14
20
16
20
18
20
20
20
22
20
24
20
26
20
28
20
30
10^6 auto
+6%
500
80
+13%
MOBILITÀ: sintesi dei risultati ottenuti
Percorrenze complessive suddivise per tipo di alimentazione
Percorrenze (Gm) per alimentazione
600000
500000
400000
300000
200000
100000
19
90
19
94
19
98
20
02
20
06
20
10
20
14
20
18
20
22
20
26
20
30
0
PHEV
PEV
IBRIDE
GPL
DIESEL
BENZINA
Variazione emissioni
scenario attuale
anno: 2005
Gasoline Unleaded
Diesel
LPG
totale
FC
[Gg]
12142
11057
1029
24228
CO
[Gg]
930.6
30.3
115.7
1076.6
NOX
[Gg]
86.8
147.9
23.1
257.9
NMVOC
[Gg]
118.5
6.8
14.6
139.9
SO2
[Gg]
0.6
0.8
0.0
1.4
CO2
[Gg]
37756
34691
3081
75528
PM_exh
[Gg]
0.38
11.32
0.04
11.74
scenario base
anno: 2030
Gasoline Unleaded
Diesel
LPG
totale
FC
[Gg]
15256
4614
8180
28050
CO
[Gg]
237.1
6.3
126.1
369.5
NOX
[Gg]
14.6
20.4
6.7
41.7
NMVOC
[Gg]
23.7
1.2
10.7
35.6
SO2
[Gg]
0.8
0.4
0.0
1.1
CO2
[Gg]
47439
14478
24491
86409
PM_exh
[Gg]
0.2
0.4
0.1
0.8
scenario PEV/PHEV
anno: 2030
Gasoline Unleaded
Diesel
LPG
totale
FC
[Gg]
10015
4086
8180
22280
CO
[Gg]
171.2
5.5
126.1
302.7
NOX
[Gg]
10.3
18.8
6.7
35.7
NMVOC
[Gg]
17.2
1.1
10.7
28.9
SO2
[Gg]
0.5
0.3
0.0
0.8
CO2
[Gg]
31141
12819
24491
68452
PM_exh
[Gg]
0.1
0.4
0.1
0.7
V 7.0
non sono considerate possibili riduzioni dei consumi e
delle emissioni successive alla normativa EURO6
Domanda annuale per ricarica batterie
frazione % di ricarica
SCENARIO BIORARIO EPRI
12
10
8
6
4
2
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ore
Bilancio emissioni di CO2
Domanda
di en. el.
Simulazione di
medio lungo
periodo
(MATISSE)
Delta produzione 2030 per ricarica
Tecnologia
Differenza di produzione [TWh]
Ciclo Combinato
12,7
Carbone
4,2
Carbone CCS
1,1
Altro
0,6
Sviluppo del parco
di produzione al
2030
Simulazione di
breve termine
(MTSIM)
TERNA MTSIM
2007
2030
emissioni specifiche di CO2 per kWh consumato [g/kWh]
609
428
Consumi elettrici totali per ricarica PEV/PHEV
[GWh]
17495
emissioni di CO2 per ricarica PEV/PHEV
[Gg]
10655
7488
Emissioni evitate nei trasporti
[Gg]
-17957
emissioni nette
[Gg]
-7302 -10469
Scenario PEV/PHEV 20030
Lo strumento modellisto: WRF-SMOKE-CAMx
a) Misure
b) Anal. Meteorologiche
(ECMWF)
Temperatura
radiazione
velocità vento
WRF
Processore
Emissioni sale marino
Condizioni al contorno
Modello scala
continentale CHIMERE
(altri composti)
Indicatori di
attività
MEGAN
Modello delle emissioni
biogeniche
SMOKE
Modello Meteorologico
Processore
Dati
Territoriali
Modello delle emissioni
antropiche
CAMx
Modello di Chimica
e Trasporto
Inventari
delle emissioni
[ISPRA, EMEP]
Concentrazioni
e Deposizioni
(Totali e per sorgente)
Contributo alla concentrazione media annua di PM2.5
trasporto su
strada autoveicoli
settore
termoelettrico
Analisi del ruolo delle sorgenti
Contributo dei diversi settori emissivi e delle condizioni al contorno alla
concentrazione media annua di PM2.5 nei recettori di Milano e Roma
Milano - PM2.5 - media annua = 32.0 [ug/m3]
Roma - PM2.5 - media annua = 18.5 [ug/m3]
Altri Settori
40%
Altri Settori
54%
Sud
0%
Ovest
3%
Bordo
9%
Altro Trasp.
Strada
17%
Trasp.
Autoveicoli
14%
S. Termoel.
Risc. Dom.2%
Biomasse
5%
Ovest
9%
Sud
2%
Bordo
20%
Nord
4%
Est
1%
Nord
5%
Altro Trasp.
Strada
16%
Trasp.
Autoveicoli
14%
S. Termoel.
1%
Risc. Dom.
Biomasse
10%
Est
3%
Grazie per
l’attenzione
Questo lavoro è stato finanziato dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico
nell’ambito dell’Accordo di Programma tra ERSE ed il Ministero dello
Sviluppo Economico - D.G.E.R.M. stipulato in data 29 luglio 2009 in
ottemperanza del DM, 19 marzo 2009.
PARCO AUTO
Valore di picco del parco auto per categoria e ripartizione per alimentazione
CATEGORIA
PREEURO
EURO 1
EURO 2
EURO 3
EURO 4
EURO 5
EURO 6
EURO 7
EURO 8
PLUG-IN 1G
PLUG-IN 2G
PICCO
BENZINA DIESEL
29.429.628
86,4%
8,0%
8.113.552
73,0%
8,6%
11.192.105
50,0%
25,1%
10.191.409
49,4%
49,5%
9.981.474
49,4%
47,9%
12.237.732
25,0%
30,0%
13.613.098
25,0%
25,0%
10.961.490
20,0%
20,0%
9.580.631
15,0%
15,0%
780.838
9.795.753
GPL
2,2%
5,0%
1,9%
0,5%
2,7%
40,0%
40,0%
40,0%
40,0%
IBRIDE
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
5,0%
10,0%
20,0%
PEV
20,0%
30,0%
PHEV
80,0%
70,0%
NB: Per valore di picco si intende la consistenza del parco auto al momento di massima diffusione
Tipologie di veicoli considerate
Tipo
Segmento
Km/anno
BEV1 (1a generazione)
A-B
12.000
BEV2 (2a generazione)
50% A-B
12.000
50% C-D
15.000
media
13.500
benzina C-D
17.000
diesel C-D
22.500
media pesata
17.688
benzina C-D
20.000
diesel C-D
22.500
media pesata
20.357
PHEV1 (1a generazione)
PHEV2 (2a generazione)
19
Contributo alla concentrazione media annua di PM2.5
auto
passeggeri
Riscaldamento
biomasse
altro
trasporto
stradale
termoelettrico