Le auto elettriche, simili ad altri dispositivi alimentati a corrente elettrica, possono essere ricaricate attraverso impianti monofase o trifase. La distinzione tra corrente monofase e trifase può essere sintetizzata in pochi punti senza addentrarsi troppo nei dettagli tecnici. In un sistema monofase, la tensione tra la singola fase e il neutro è di 220 volt, comune negli impianti domestici. In un sistema trifase, spesso utilizzato a livello industriale, ci sono tre fasi e la tensione tra due fasi è di 400 volt. È evidente che la corrente trifase offre una maggiore potenza, se l’apparecchio utilizzatore è in grado di sfruttarla. Molti veicoli elettrici rientrano in questa categoria, con alcune variazioni.

Come per gli elettrodomestici comuni, la potenza disponibile al contatore rappresenta il massimo utilizzabile, ma la potenza effettiva dipende dalle caratteristiche specifiche del dispositivo. Questo vale anche per le auto elettriche o ibride plug-in, dove la potenza della colonnina di ricarica rappresenta un massimo teorico, ma la potenza durante la ricarica è sempre limitata dal caricatore in corrente alternata integrato nel veicolo. Il caricatore di bordo presenta due differenze cruciali: monofase o trifase e la potenza massima supportata. Per comprendere meglio questo concetto, sono necessari degli esempi.

Supponiamo di avere a disposizione una colonnina trifase con una potenza massima di 22 kW. Per determinare la potenza effettiva di ricarica dell’auto, è necessario conoscere le specifiche del caricatore di bordo. Se il caricatore funziona anch’esso in trifase e supporta una potenza massima di 22 kW, si sfrutterà appieno il potenziale della colonnina, abbreviando i tempi di ricarica. Tuttavia, molte auto hanno caricatori monofase con una capacità massima di 11 kW, limitando la potenza effettiva di ricarica a 11 kW, raddoppiando di fatto il tempo di ricarica. Alcune auto, in particolare ibride plug-in, potrebbero avere caricatori monofase limitati a 7 kW. Anche se connesse a colonnine trifase, riceveranno solo la potenza di una singola fase (circa 7 kW). In queste condizioni, i tempi di ricarica si estendono ulteriormente, sfruttando solo una frazione della potenza totale della colonnina.

In alcune situazioni, potrebbe sembrare che un’auto non stia utilizzando la sua massima potenza di ricarica. Ciò potrebbe derivare da impostazioni particolari delle colonnine, come Newsletter ad esempio una colonnina trifase con solo 16 ampere di intensità di corrente. In questo caso, la potenza totale della colonnina è limitata a 11 kW, che può essere completamente utilizzata solo dalle auto con caricatori di bordo di pari potenza. Tuttavia, auto con caricatori monofase a 7 kW non potranno sfruttare appieno questa potenza, poiché la colonnina offre solo 16 ampere in monofase, limitando la potenza effettiva a circa 3,5 kW. Questa situazione crea un paradosso, con una colonnina in grado di erogare fino a 11 kW, ma l’auto può utilizzare solo una frazione di questa potenza, allungando i tempi di ricarica.

I tempi di ricarica presso le colonnine dipendono da vari fattori, tra cui la potenza a cui avviene la ricarica, ma non solo. La durata della ricarica di un’auto elettrica è influenzata dalla potenza, espressa in kilowatt (kW), durante la ricarica, dalla capacità della batteria da ricaricare, misurata in kilowattora (kWh), dal tipo di cavo utilizzato e dalla potenza massima accettata dal veicolo elettrico. Il kW rappresenta l’unità di misura della potenza elettrica consumata istantaneamente, mentre il kWh indica la quantità di energia elettrica consumata in un’ora.
Le auto elettriche si ricaricano in corrente monofase a 220-230V o trifase a 380-400V. A seconda del modello, la ricarica può avvenire in corrente alternata o continua. La maggior parte delle colonnine FAST in Italia funziona a 400 volt qindi si tratta di corrente continua. I sistemi di ricarica a bassa potenza (fino a 22 kW) utilizzano un caricatore di bordo per la carica della batteria in corrente continua, mentre l’energia viene fornita in corrente alternata dal fornitore. Solitamente per la ricarica presso le colonnine pubbliche, è necessario utilizzare il cavo fornito con il veicolo, poiché solo una piccola percentuale delle colonnine è dotata di cavo. Questo cavo avrà un connettore Tipo 2 lato colonnina e un connettore lato veicolo. Viene fornito anche un secondo cavo per la ricarica domestica, con una presa Schuko. Per calcolare i tempi di ricarica, è sufficiente dividere la capacità della batteria (in kWh) per la potenza di ricarica (in kW).

Nel caso delle colonnine pubbliche, la potenza di ricarica in corrente alternata può variare da 3,7 kW a 22 kW, a seconda delle variabili menzionate. Ad esempio, con una batteria da 22 kWh e una potenza di ricarica di 22 kW, ci vorrà più di un’ora per ricaricare completamente una batteria scarica al 100%. Tuttavia, questa situazione è rara poiché non si ricarica mai un’auto elettrica dallo 0%, né fino al 100%. 

La fase finale della ricarica è più lenta a causa dei processi chimici sottostanti, rallentando dopo l’80% circa della ricarica. Il calcolo dei tempi di ricarica è semplice: basta dividere la capacità della batteria (in kWh) per la potenza di ricarica (in kW). Le colonnine AC (corrente alternata) più comuni raggiungono fino a 22 kW in trifase, mentre il limite massimo in monofase è di 7,4 kW. A queste si contrappongono le colonnine DC (corrente continua), più complesse, grandi e costose, che richiedono il cavo CCS Tipo 2.

Le colonnine Fast DC, con potenza fino a 50 kW, possono ricaricare una batteria da 40 kWh in meno di un’ora, mentre le Stazioni Ultra Fast, con potenza fino a 350 kW, offrono una ricarica completa in meno di 25 minuti. In Italia, queste ultime sono ancora rare, e poche auto sono in grado di sfruttare tali velocità. Ma certamente è la ricarica del futuro. Ad esempio, una Tesla Model 3 Long Range con batteria da 75 kWh impiegherà poco più di 3 ore con una colonnina da 22 kW e circa un’ora e mezza con un sistema di ricarica rapida da 50 kW. Invece, es. una smart forfour con batteria da 17,6 kWh impiegherà 40 minuti con una colonnina da 22 kW.

La ricarica a 3 kW è comune a casa. Ad esempio, con una batteria da 25 kWh, servirebbero circa 8 ore per una carica completa dallo 0 al 100%. Per una batteria da 75 kWh, invece, servirebbe un giorno intero. Con una tensione di ricarica da 7,4 kW, comune sia a casa che presso le colonnine pubbliche in monofase, si caricherà una batteria da 25 kWh in circa 3 ore e una da 75 kWh in poco più di 10. La ricarica a 11 kW è comune con le connessioni trifase a casa e nelle colonnine pubbloche. Con questa potenza, serviranno poco più di 2 ore per ricaricare una batteria da 25 kWh e circa 7 ore per una da 75 kWh. La ricarica a 22 kW si verifica comunemente con batterie e caricatori in grado di ricevere corrente alternata trifase. In questo caso, con una batteria da 25 kWh, servirà poco più di un’ora, mentre con una batteria da 75 kWh circa 3 ore e mezza. La ricarica rapida a 50 kW, grazie alle colonnine DC Fast , può ricaricare una batteria da 25 kWh in 30 minuti e una da 75 kWh in un’ora e mezza. Infine, la ricarica Ultra Fast fino a 350 kW, disponibile in selezionate stazioni principalmente lungo le autostrade, può erogare la potenza massima verso auto con caricatore compatibile, utilizzando la corrente continua (DC)