Transport Electrification and Integration into the Electric Power System

Electric mobility is widely recognized as one of the main solutions to achieve the European Union's carbon neutrality goals by 2050. However, this transition poses significant challenges for the power system, particularly due to the increasing demand for charging for electric vehicles (EVs). This thesis aims to investigate the challenges and solutions related to integrating and interacting electric vehicles with the power grid. The primary objective is to analyze the multifaceted aspects of this integration, including energy consumption, charging needs, grid integration architectures, and charging management strategies across various transport segments. The study examines integrated solutions, such as charging stations equipped with stationary energy storage systems, and strategies for providing ancillary services to the grid. Additionally, the thesis introduces a methodology to estimate the useful life of vehicle batteries. Finally, it addresses the electrification of heavy transport, such as trucks and ferries, proposing solutions for integrating their request for high-power charging infrastructure. La mobilità elettrica è ormai largamente riconosciuta come una delle principali soluzioni per raggiungere gli obiettivi di neutralità carbonica dell'Unione Europea al 2050. Tuttavia, questa transizione presenta sfide significative per il sistema elettrico, in particolare a causa della crescente domanda di ricarica dei veicoli elettrici (EV). Questa tesi si propone di indagare le sfide e le soluzioni relative all'integrazione e interazione dei veicoli elettrici con il sistema elettrico. L'obiettivo principale è analizzare gli aspetti multifaceted di questa integrazione, tra cui i fabbisogni energetici e di ricarica, le architetture per l'integrazione nella rete e le strategie di gestione della ricarica, in relazione a diversi segmenti di trasporto. Vengono esaminate soluzioni integrate, come stazioni di ricarica equipaggiate con sistemi di accumulo stazionari, e strategie per la fornitura di servizi ancillari alla rete. Inoltre, la tesi propone una metodologia per stimare la durata utile delle batterie dei veicoli. Infine, viene trattata l'elettrificazione dei trasporti pesanti, come autocarri e traghetti, con l'obiettivo di individuare soluzioni per l'integrazione delle relative infrastrutture di ricarica in alta potenza.