domenica 28 febbraio 2016

Motorini e colonnine di ricarica

Una delle vecchie colonnine
Firenze è la città italiana che ha la migliore rete di colonnine di ricarica per veicoli elettrici. In media ne trovi una entro un km da dove sei, gratuite, e fino a pochi mesi fa gestite dalla società che gestisce anche l'illuminazione pubblica ed i semafori.

Grazie ad un finanziamento della Comunità Europea per incoraggiare la mobilità elettrica, le colonnine sono state sostituite con altre, di proprietà dell'ENEL, che funzionano con un sistema a pagamento (lo so, suona molto male, e per ora evito commenti). Il primo anno è pagato dal Comune, dal 2017 occorrerà farsi un contratto con l'ENEL. Le nuove colonnine hanno solo 2 spine, invece delle 4 presenti in quelle vecchie, e una delle due è ad alta potenza per auto, quindi utile per incoraggiare queste ultime ma inutilizzabile per gli scooter.

Le nuove colonnine sono un po' un disastro. Molte non funzionano, o sono guaste, o non ancora in esercizio. L'apposita app per telefonini ne mostra attualmente circa il 40% "in manutenzione", e il dato, ad occhio, non è cambiato molto nell'ultimo mese.  Hanno bisogno di un collegamento telematico, per verificare l'identità dell'utilizzatore, e capita che questo non funzioni. Spesso occorre fare due o tre tentativi di autenticazione. E, come del resto le precedenti, sono regolarmente ostruite da auto e scooter a benzina, che parcheggiano nelle piazzole riservate. Visto che tra gli abusivi ci sono pure il Sindaco e le auto di servizio della Regione non c'è da sperare in un rispetto della legge. Di recente poi un servizio di car sharing elettrico, con 200 veicoli, ne sta monopolizzando l'uso.

Il problema principale però, per ora, riguarda le spine da utilizzare.
La ricarica dei veicoli elettrici è una babele normativa e di standard, che sono recentemente si è un po' stabilizzata. E quindi questo articolo è anche una richiesta di aiuto, a chi ne capisce più di me.

Uno scooter si può tranquillamente caricare alla presa del garage (anche e sembrerebbe sia illegale farlo, occorrerebbe un contratto apposito), ma un'auto con un pacco batterie da 20 kWh o più ha bisogno di potenze molto maggiori. 20 kWh significano 20 kW di potenza per un'ora, e una presa di casa regge circa 3 kW, a fatica. Una presa industriale trifase arriva 10 kW, ancora pochi. E quindi esistono prese apposta, tra l'altro adatte a funzionare all'aperto, sotto la pioggia.

In Europa i tipi di connettori sono normati dalla CEI EN 62196-2: “Spine, prese fisse, connettori mobili e fissi per veicoli”, e le modalità per collegarsi (come si usano queste spine) dalla CEI EN 61851 “Carica conduttiva dei veicoli elettrici". In Italia esistono inoltre le norme CEI CT 312, che si rifanno alle precedenti. Già a questo punto si capisce che la questione non è semplicissima. Tra norme, interpretazioni, applicazione eccetera occorre una laurea in giurisprudenza ed una in ingegneria elettrotecnica solo per capirci qualcosa. Io di giurisprudenza ne capisco quanto di paleografia semitica, per cui appunto accetto volentieri dritte e correzioni.

Per farla breve, nelle situazioni all'aperto si adotta il cosiddetto "modo 3", in cui il cavo elettrico ha da uno o ambedue i lati delle prese a norma. Non van bene quelle di casa, e neppure quelle blu industriali. Non vanno bene quindi adattatori, prolunghe, o prese sul veicolo differenti da quelle della normativa CEI.

Esistono circa 5 tipi differenti di prese, ma le modalità con cui funzionano sono le stesse. La colonnina tiene la presa normalmente spenta. Quando si inserisce la spina, la colonnina interroga il veicolo, usando uno o due contatti "pilota" presenti nella presa, e stabilisce quanta corrente massima può erogare. Una volta che colonnina e veicolo si sono messi d'accordo, la presa viene effettivamente accesa. In questo modo la colonnina è spenta finché non si inserisce la spina, non si può prendere la scossa infilando le dita nella presa, e non si può bruciare il cavo per un cortocircuito.

Le vecchie prese usavano una spina di "modello 3A", detta anche "Scame", che richiedono un circuito pilota molto semplice, in pratica una resistenza ed un diodo. Con un'interpretazione un po' di fantasia della normativa, praticamente tutti i possessori di veicoli elettrici si erano quindi dotati di una sorta di prolunga, con ad un capo la spina "Scame" da infilare nella colonnina, e dall'altro una presa volante per le spine di tipo "tedesco", che di solito era quella del motorino. Il circuitino veniva messo nella spina Scame.

Il forellino
Nonostante le standardizzazioni, nel tempo le spine "Scame" sono cambiate. Si è aggiunto un forellino, che serve a bloccare la spina nella presa. Considerato che il servizio è a pagamento, non vuoi che qualcuno sfili la tua spina ed infili la sua, ricaricando a tue spese. Il forellino, con poche istruzioni, è facile da fare, ma senza di quello la colonnina ti dice di riprenderti la tua spina, senza spiegarti perché non va bene. E ovviamente al Comune non ne sanno nulla, per sapere queste elementari informazioni è servito un passaparola tra gli utenti più esperti.

Ma come abbiamo visto sopra, le prolunghe non van bene. Il che è un problema, praticamente tutti i veicoli (non solo i motorini) costruiti fino a pochi anni fa hanno una presa tedesca per la ricarica, e cambiare il cavo di collegamento richiede un bel po' di lavoro. Con un escamotage legale, però il passaparola (ancora, non esiste nessun documento ufficiale) consente l'uso di prolunghe se la presa e spina sono all'interno del veicolo. In pratica se ho una prolunga che però si attacca al cavo del motorino sotto la sella, posso sostenere, tirato per i capelli, che il filo che esce dal motorino sia una sua parte integrale non separabile, e che il dispositivo di sicurezza sia all'interno del veicolo. O comunque che un vigile che passi di lì possa non accorgersi della differenza. Il cavo di collegamento però deve essere a 4 fili (lo ha stampigliato sopra, con la sigla "4G") e il circuitino deve essere nella presa tedesca nel sottosella. Se voglio ricaricare il motorino alla presa del garage, devo prendere un adattatore come quello in figura.

In pratica quindi come fare?
  • Se si ha già un cavo fatto nel modo giusto, basta fare il forellino. Ha un diametro di 5 mm, ed è posizionato sopra il collegamento di massa. La presa ha una linea di stampo, che va benissimo come riferimento, e il centro del foro è a 2,5 mm dal rinforzo sul bordo esterno della presa, in pratica il foro lo lambisce. 
  • Se il cavo è a 3 fili, occorre sostituirlo. Un cavo a 4 fili di 3 metri costa circa 5 12 euro, una presa Schuko (tedesca) impermeabile circa 4, resistenza e diodo si recuperano facilmente da vecchie schede elettroniche (almeno, io faccio così) o costano comunque l'euro che manca per fare cifra tonda.
    Correzione: Mi fanno notare che il cavo che costa 5 euro è di categoria FROR, non adatto per esterni se non per usi temporanei. Si dovrebbe quindi usare un cavo FG7OR, o meglio un HO7RN-F, molto più adatti per esterno, ma che costano di più (circa 4 euro/metro).

Nota importante: queste istruzioni sono per una persona esperta, quindi se non lo siete non vi azzardate a mettere le mani in cose che sono molto pericolose, se fatte male. Molto meglio se trovate qualche professionista che vi fa il cavo.

Cominciamo con il circuito. Per il diodo va bene qualsiasi diodo raddrizzatore che regga i 220 volt, ad es. l'inossidabile 1N4004. La resistenza è da 820 ohm, almeno 1/2W.
Schema del cavo di collegamento

La presa SCAME ha 4 pin, come nella figura sopra. Il morsetto di massa (G) va collegato al filo giallo/verde del cavo. Il neutro (N) va al blu, la fase (L) al grigio, o marrone, e il pilota (P) al nero. Il morsetto pilota è quello più sottile degli altri. 

All'altro capo del cavo, saldate il diodo e la resistenza al filo pilota (nero). Il diodo deve avere la fascia bianca dal lato opposto al cavo.  Il risultato dopo la saldatura è circa questo:

Isolate con della guaina termorestringente tutto il circuito. Controllate prima che le saldature siano lisce, senza punte che forerebbero l'isolamento. Mettete DUE guaine termorestringenti, meglio stare sul sicuro.


A questo punto avete un cavo con 4 terminali. Se il mezzo elettrico ha una morsettiera a cui si attaccava il vecchio cavo, la cosa migliore sarebbe collegarsi lì, ma serve un elettrauto che faccia il cambio del cavo. Sia il cavo pilota con circuito che il cavo di massa vanno collegati al telaio del mezzo, e gli altri due alla fase e neutro (con gli stessi colori blu-marrone) del caricabatteria.
Presa Schuko a norma IP44, con coperchio
 Se questo non è possibile, collegate il tutto ad una presa Schuko, in cui infilare la spina del motorino.Cercatela a norma IP44 (impermeabile), costano un euro di più ma la sicurezza non ha prezzo. Purtroppo queste prese non sono polarizzate, quindi fili di fase e neutro vanno indifferentemente nei due fori laterali. La massa e il circuito pilota in quello centrale.


Il tutto richiede circa mezz'ora di lavoro, e 10   18 euro di materiale.

1 commento:

jumpjack2 ha detto...

Ciao,
ho recentemente aggiornato il mio articolo sulle prese/spine Mennekes:
https://jumpjack.wordpress.com/2014/04/19/schema-elettrico-circuiteria-di-controllo-spina-mennekes-vde-tipo-2-per-ricarica-auto-elettriche/

Purtroppo però già la sola spina, senza cavo e senza circuito, costa 100-150 euro!
Ho provato anche a stamparmela in 3d, ma il prezzo sarebbe più o meno lo stesso!

Comunque ecco dove comprare il materiale in Italia:
https://autoguida.wordpress.com/2016/04/27/dove-comprare-cavi-e-spine-di-ricarica-sfusi-in-europa/