Scenari di diffusione di veicoli elettrici
Valutazione preliminare
C. Caruso, G. Pirovano, M. Riva
ERSERoma
29 Aprile 2010
OBIETTIVI E FINALITÀ
IL PARCO AUTO
LE PERCORRENZE
VARIAZIONE EMISSIONI E BILANCI
IMPATTO SULLA QUALITÀ DELL’ARIA
Scenari di diffusione dei veicoli PEV/PHEV
S. Termoel.1.4%
Trasp. Autoveicoli
14%
Altro Trasp. Strada16%
Risc. Dom. Biomasse
10.2%
Altri Settori39%
BC20%
3
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
4
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.
5
Mobilità elettrica
Di interesse per il sistema elettrico sono i veicoli elettrici ricaricabili da rete con una capacità
discreta di accumulo (almeno 10 kWh):
Battery Electric Vehicle: BEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV
Veicoli elettrici considerati
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
2005
2008
2011
2014
2017
2020
2023
2026
2029
2032
2035
Ipotesi di evoluzione del numero diabitanti per auto circolante
PARCO AUTO: popolazione e parco auto in Italia
La popolazione Italiana dal 2000 è iniziata a crescere, dopo un periodo di stasi [previsione centrale di crescita della popolazione ISTAT]
Popolazione italiana: ipotesi di evoluzione
5500000056000000570000005800000059000000
60000000610000006200000063000000
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
Parco auto in Italia: ipotesi di evoluzione
20000000
25000000
30000000
35000000
40000000
45000000
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
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
0
5000000
10000000
15000000
20000000
25000000
30000000
35000000
40000000
45000000
1990
1993
1996
1999
2002
2005
2008
2011
2014
2017
2020
2023
2026
2029
PEV2
PEV1
EURO8
EURO7
EURO6
EURO5
EURO4
EURO3
EURO2
EURO1
CONV
ECE4
ECE3
ECE2
ECE1
PREECE
Market Share
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
3500000
1990
1993
1996
1999
2002
2005
2008
2011
2014
2017
2020
2023
2026
2029
PARCO AUTO: sintesi dei risultati ottenuti (1/2)
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
-
2 000 000
4 000 000
6 000 000
8 000 000
10 000 000
12 000 0002
01
02
01
1
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
20
21
20
22
20
23
20
24
20
25
20
26
20
27
20
28
20
29
20
30
PE
V/P
HE
V
34 000 000
35 000 000
36 000 000
37 000 000
38 000 000
39 000 000
40 000 000
41 000 000
42 000 000
tota
le
PEV1 PEV2 PHEV1 PHEV2 totale
Percorrenze totali
auto passeggeri e percorrenze totali
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
10^
6 au
to
0
100
200
300
400
500
600
10^
9 km
Auto ERSE Auto ISPRA km_ERSE km_ISPRA
ERSE vs
ISPRA
+6%
+13%
MOBILITÀ: sintesi dei risultati ottenuti
Percorrenze complessive suddivise per tipo di alimentazione
Percorrenze (Gm) per alimentazione
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
1990
1994
1998
2002
2006
2010
2014
2018
2022
2026
2030
PHEV
PEV
IBRIDE
GPL
DIESEL
BENZINA
Variazione emissioni
scenario attuale FC CO NOX NMVOC SO2 CO2 PM_exh anno: 2005 [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg]
Gasoline Unleaded 12142 930.6 86.8 118.5 0.6 37756 0.38 Diesel 11057 30.3 147.9 6.8 0.8 34691 11.32 LPG 1029 115.7 23.1 14.6 0.0 3081 0.04 totale 24228 1076.6 257.9 139.9 1.4 75528 11.74
scenario base FC CO NOX NMVOC SO2 CO2 PM_exh anno: 2030 [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg]
Gasoline Unleaded 15256 237.1 14.6 23.7 0.8 47439 0.2 Diesel 4614 6.3 20.4 1.2 0.4 14478 0.4 LPG 8180 126.1 6.7 10.7 0.0 24491 0.1 totale 28050 369.5 41.7 35.6 1.1 86409 0.8 scenario PEV/PHEV FC CO NOX NMVOC SO2 CO2 PM_exh
anno: 2030 [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] Gasoline Unleaded 10015 171.2 10.3 17.2 0.5 31141 0.1 Diesel 4086 5.5 18.8 1.1 0.3 12819 0.4 LPG 8180 126.1 6.7 10.7 0.0 24491 0.1 totale 22280 302.7 35.7 28.9 0.8 68452 0.7
non sono considerate possibili riduzioni dei consumi e delle emissioni successive alla normativa EURO6
V 7.0
Domanda annuale per ricarica batterie
SCENARIO BIORARIO EPRI
0
2
4
6
8
10
12
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
fra
zio
ne
% d
i ric
ari
ca
Bilancio emissioni di CO2
Scenario PEV/PHEV 20030 TERNA 2007
MTSIM 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
Tecnologia Differenza di produzione [TWh]
Ciclo Combinato 12,7
Carbone 4,2
Carbone CCS 1,1
Altro 0,6
Domanda
di en. el.
Simulazione di medio
lungo periodo
(MATISSE)
Sviluppo del parco di
produzione al 2030
Simulazione di breve termine
(MTSIM)
Delta produzione 2030 per ricarica
DatiTerritoriali
a) Misure
b) Anal. Meteorologiche (ECMWF)
WRFModello Meteorologico
CAMxModello di Chimica e Trasporto
ProcessoreCondizioni al
contorno
Concentrazionie Deposizioni
(Totali e per sorgente)
SMOKEModello delle
emissioni antropiche
Inventaridelle emissioni[ISPRA, EMEP]
Indicatori diattività
Modello scalacontinentale CHIMERE
(altri composti)
MEGANModello delle
emissioni biogeniche
ProcessoreEmissioni sale
marino
Temperatura radiazione
velocità vento
Lo strumento modellisto: WRF-SMOKE-CAMx
Contributo alla concentrazione media annua di PM2.5
trasporto su strada
autoveicoli
settore termoelettri
co
Analisi del ruolo delle sorgenti
Milano - PM2.5 - media annua = 32.0 [ug/m3]
Est1%
Sud0%
Altri Settori54%
Ovest3%
Nord4%Risc. Dom.
Biomasse5%
Bordo9%
Altro Trasp. Strada17% Trasp.
Autoveicoli14%
S. Termoel.2%
Roma - PM2.5 - media annua = 18.5 [ug/m3]
Est3%
Sud2%
Altri Settori40%
Ovest9%
Nord5%
Risc. Dom. Biomasse
10%
Bordo20%
Altro Trasp. Strada16%
Trasp. Autoveicoli
14%
S. Termoel.1%
Contributo dei diversi settori emissivi e delle condizioni al contorno alla concentrazione media annua di PM2.5 nei recettori di Milano e Roma
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.
Grazie per l’attenzione
PARCO AUTO
Valore di picco del parco auto per categoria e ripartizione per alimentazione
CATEGORIA PICCO BENZINA DIESEL GPL IBRIDE PEV PHEVPREEURO 29.429.628 86,4% 8,0% 2,2% 0,0%EURO 1 8.113.552 73,0% 8,6% 5,0% 0,0%EURO 2 11.192.105 50,0% 25,1% 1,9% 0,0%EURO 3 10.191.409 49,4% 49,5% 0,5% 0,0%EURO 4 9.981.474 49,4% 47,9% 2,7% 0,0%EURO 5 12.237.732 25,0% 30,0% 40,0% 0,0%EURO 6 13.613.098 25,0% 25,0% 40,0% 5,0%EURO 7 10.961.490 20,0% 20,0% 40,0% 10,0%EURO 8 9.580.631 15,0% 15,0% 40,0% 20,0%PLUG-IN 1G 780.838 20,0% 80,0%PLUG-IN 2G 9.795.753 30,0% 70,0%
NB: Per valore di picco si intende la consistenza del parco auto al momento di massima diffusione
19
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
PHEV1 (1a generazione) benzina C-D 17.000
diesel C-D 22.500
media pesata 17.688
PHEV2 (2a generazione) benzina C-D 20.000
diesel C-D 22.500
media pesata 20.357
Contributo alla concentrazione media annua di PM2.5
auto passeggeri
Riscaldamento biomasse
altro trasporto stradale
termoelettrico