Ricarica intelligente e gestione dell’energia per edifici italiani soggetti a vincoli di rete

Abstract

La ricarica dei veicoli elettrici può comportare un significativo aumento della domanda di energia negli edifici la cui connessione alla rete elettrica presenta una capacità residua limitata. Questa tesi analizza come la ricarica intelligente (smart charging) possa sfruttare tale capacità, tenendo conto delle variazioni dei consumi dell'edificio, dello squilibrio tra le fasi e dei vincoli operativi della ricarica nelle installazioni italiane. Il lavoro combina una revisione degli standard di ricarica e degli approcci di gestione dell'energia con una formulazione matematica, un confronto tra diverse strategie di controllo e casi studio industriali relativi a sistemi residenziali, commerciali e gestiti tramite piattaforme backend. Per affrontare questo problema, è stato sviluppato un sistema di controllo che tiene conto delle singole fasi elettriche, collegando le misurazioni dei consumi dell'edificio alla gestione remota della ricarica. Il sistema distingue il consumo dei veicoli elettrici da quello degli altri carichi dell'edificio e calcola la capacità di ricarica disponibile su ciascuna fase. La fase maggiormente vincolata determina un limite comune per il gruppo di punti di ricarica, che viene aggiornato in funzione delle variazioni della domanda elettrica dell'edificio. Tale limite viene comunicato a GreenFlux, mentre la piattaforma gestisce la distribuzione della capacità disponibile tra i singoli punti di ricarica. Una sperimentazione condotta in ufficio con due stazioni di ricarica AC (wallbox) ha dimostrato il funzionamento dell'intera catena operativa, dall'acquisizione delle misurazioni all'aggiornamento della capacità disponibile, in condizioni di ricarica reali nell'ambiente GreenFlux Acceptance. Le correnti dell'edificio e dei veicoli elettrici sono state acquisite, associate correttamente alle rispettive misurazioni e verificate in termini di sincronizzazione, mentre i limiti calcolati sono stati accettati dal backend.

Electric vehicle charging can place substantial additional demand on buildings whose grid connections have limited spare capacity. This thesis investigates how smart charging can use that capacity while accounting for changing building demand, phase imbalance and practical charging constraints in Italian installations. It combines a review of charging standards and energy management approaches with a mathematical formulation, a comparison of control strategies and industrial case studies covering residential, commercial and backend managed systems. To address this problem, a phase aware controller was developed to connect building measurements with remote charging management. It separates EV consumption from other building loads and calculates the charging capacity available on each phase. The most constrained phase determines a common group limit, which is updated as site demand changes. This limit is communicated to GreenFlux, while the platform manages its allocation among individual charging points. An office experiment with two AC wallboxes demonstrated operation of the complete measurement to capacity update chain under live charging conditions in the GreenFlux Acceptance environment. Site and EV currents were acquired, mapped and checked for synchronization, and calculated limits were accepted by the backend. The test also identified the boundary of available diagnostic evidence: individual session allocations and applied OCPP profiles were not accessible. Complete validation of coordinated multi EV charging therefore requires additional downstream evidence, while the controller integration was functionally demonstrated. The findings support phase aware, measurement based capacity management as a practical basis for charging within constrained building connections. Reliable deployment also requires verified charger interoperability, observable control responses and tested fallback behaviour.