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I velivoli di nuova generazione potrebbero funzionare a elettricità anche a terra

L’era di velivoli più elettrici sembra essere agli albori: i progressi compiuti nelle tecnologie elettroniche di potenza e nei dispositivi di stoccaggio dell’energia potrebbero contribuire a bilanciare le scarse prestazioni complessive dei motori a reazione in fase di rullaggio.

Trasporti e Mobilità

Un comune aeromobile a corridoio singolo che effettua da 8 a 10 voli al giorno passa in fase di rullaggio qualcosa come 2,3 ore, consumando fino a 13 kg di carburante al minuto, in quanto i motori dei velivoli non sono ottimizzati per i movimenti a terra. Il rullaggio elettrico potrebbe ridurre questo consumo e compensare i costi del carburante in modo significativo, apportando benefici evidenti per le compagnie aeree, gli aeroporti e l’ambiente.

Come funziona il rullaggio ecologico

I sistemi elettrici di rullaggio fanno affidamento sui motori elettrici incorporati nel carrello di atterraggio, che consentono agli aerei di rullare senza ricorrere ai motori a reazione interni, risparmiando carburante. Ciò permette inoltre di frenare elettricamente e ridurre così le emissioni di carbonio nel corso delle operazioni a terra. Questa tecnologia innovativa permette agli aerei di rullare per mezzo della propria alimentazione elettrica, oltre che di muoversi all’indietro in totale autonomia, ed è rivolta agli aeromobili a corto e medio raggio, tra cui l’Airbus A320 e il Boeing 737. «Il progetto SUNSET, finanziato dall’UE, sta contribuendo allo sviluppo di soluzioni più innovative per il futuro dei velivoli elettrici. Gli obiettivi generali sono quelli di ridurre il consumo energetico, le emissioni e i costi operativi, rendendo l’UE leader globale nello sviluppo di velivoli a basse emissioni», osserva Xavier Benoit, vice presidente per l’innovazione di Centum Adeneo. L’azienda di elettronica francese sta lavorando sui metodi di rispristino dell’energia che viene dispersa quando il velivolo attende il suo turno in pista.

Tecnologie abilitanti

SUNSET è dotato di un convertitore elettrico bidirezionale e di un modulo ad alta densità energetica che funge da accumulatore di energia, immagazzinando quella proveniente dall’unità di potenza ausiliaria in quantità necessaria per muovere il velivolo e riconsegnarlo al motore delle ruote, in modo da ottimizzare il consumo di carburante a terra. «Il motore del velivolo si attiverà in fase di decollo, volo e atterraggio ma smetterà di funzionare a terra», spiega Benoit. I ricercatori del progetto hanno fatto molta strada in termini di sviluppo di tutte le componenti incluse nel sistema globale, quali il convertitore elettrico, gli interruttori di circuito a stato solido, il sistema di gestione delle batterie, i regolatori di potenza e tutto il software relativo. Ma la loro rivoluzionaria concezione non è stata esente da problemi, in particolare la mancanza di un modulo leggero adattato per lo stoccaggio dell’energia. I moduli che i ricercatori intendevano utilizzare non erano disponibili per il mercato aerospaziale a causa dell’esorbitante richiesta degli stessi da parte del mercato delle auto elettriche. «Le batterie all’avanguardia necessarie per funzionare in modo bidirezionale a una potenza sufficiente generano un peso eccessivo e ciò ha definito in gran parte le dimensioni dell’unità di stoccaggio dell’energia imperniate su di loro. La quantità di energia immagazzinata nel dimostratore è quindi superiore di 3,5 volte rispetto a quella pianificata in origine per l’unità di stoccaggio dell’energia», osserva Benoit. Ora che il progetto si è concluso, i ricercatori hanno una visione chiara delle difficoltà da superare per quanto riguarda l’integrazione dei moduli ad alta densità energetica nei velivoli di nuova generazione. «Intendiamo contribuire all’ascesa di aeromobili più elettrici, concentrandoci sul miglioramento delle prestazioni non solo durante il volo ma anche in fase di rullaggio, il che è particolarmente rilevante per i voli a corto raggio», sottolinea Benoit. I progressi compiuti nel campo dei convertitori elettrici e dei dispositivi di stoccaggio dell’energia degli aeromobili a corridoio singolo potrebbero ridurre le emissioni di ossido d’azoto del 51 %, di biossido di carbonio del 61 %, di monossido di carbonio del 73 % e di idrocarburi incombusti del 62 %. Benoit conclude che «tali progressi potrebbero anche ridurre il rumore intorno agli aeroporti provocato dal rullaggio».

Parole chiave

SUNSET, rullaggio, stoccaggio dell’energia, convertitore elettrico, velivolo più elettrico, aeromobile a corridoio singolo, modulo ad alta densità energetica, Centum Adeneo

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