CIRA: PRESENTATO IL PROGRAMMA FLAGSHIP ELECTROPLANE

Ridurre l’impatto ambientale del trasporto aereo attraverso lo sviluppo di sistemi propulsivi ibrido-elettrici e di configurazioni innovative è l’obiettivo di Electroplane, il programma Flagship che il CIRA ha presentato nei suoi contenuti e finalità generali agli stakeholder nazionali durante il workshop organizzato nei giorni scorsi.

“Electroplane, al pari degli altri Flagship contenuti nell’aggiornamento del PRORA, è un programma estremamente ambizioso che prevede attività di ricerca e sviluppo per le quali sarà fondamentale  per il CIRA consolidare le partnership a livello regionale e nazionale – ha commentato il Presidente Paolo Annunziato in apertura del workshop -. L’obiettivo è di realizzare una serie di dimostratori di terra e di volo in linea con le tendenze evolutive del mercato e, dunque, di sicuro interesse per grandi industrie e PMI”.

La propulsione elettrica rappresenta attualmente uno dei filoni di ricerca più rilevanti, dal momento che le previsioni per i prossimi anni parlano di una crescita media annua del traffico aereo del 4-5%, di un raddoppio degli aeromobili in circolazione, e di un incremento significativo dei velivoli a pilotaggio remoto o autonomi, che avranno un impatto ambientale considerevole soprattutto nei contesti urbani in cui la gran parte di questi velivoli si troverà ad operare.

Per ridurre l’impatto ambientale, la Strategic Research and Innovation Agenda europea ha fissato per il futuro drastiche riduzioni delle emissioni di sostanze inquinanti e di rumore, obiettivi per raggiungere i quali l’ottimizzazione della gestione del traffico aereo o le innovazioni tecnologiche potrebbero non essere sufficienti, rendendo così necessaria l’introduzione di concetti e tecnologie rivoluzionari come quelli che si intende sviluppare o acquisire nel programma. L’importanza che il tema della propulsione ibrido-elettrica riveste anche in Europa è dimostrata dall’esplicito riferimento che se ne fa in Horizon 2020 e in Clean Sky 2; nel recente passato, inoltre, progetti finanziati dalla comunità europea hanno permesso di acquisire importanti informazioni sulla fattibilità dei velivoli elettrici.

Lo ha spiegato molto chiaramente Pier Paolo de Matteis, coordinatore del gruppo di lavoro CIRA che sta curando la fase propedeutica del programma che si completerà con la definizione dei requisiti e dei progetti attuativi.

Con Electroplane il CIRA intende cogliere la sfida per una rivoluzione del trasporto aereo: il Flagship Program mira, infatti, allo sviluppo e/o all’acquisizione di tecnologie abilitanti all’elettrificazione del volo, alla definizione di configurazioni innovative in grado di integrare in modo efficiente i nuovi sistemi propulsivi e alla loro dimostrazione per due classi di velivoli: della categoria SAT Small Aircraft Transport System e per il trasporto regionale. Tutto ciò attraverso la realizzazione di una serie di dimostratori tecnologici, di terra e di volo in scala reale e ridotta, a complessità crescente in ragione della maturità delle tecnologie via via sviluppate. Una parte significativa delle attività sarà finalizzata a ricercare soluzioni innovative per l’accumulo e la distribuzione di energia elettrica. Fondamentale sarà lo sviluppo e/o l’acquisizione di metodologie per il dimensionamento, la caratterizzazione funzionale e di affidabilità del powertrain elettrico. Il programma prevede, inoltre, lo sviluppo di infrastrutture sperimentali per i test a terra e di Flight Test Bed per la validazione in volo.

Molto apprezzato è stato l’intervento introduttivo alle sessioni tecniche di Marco Falzetti, Direttore  dell’Agenzia per la Promozione della Ricerca Europea (APRE), il quale, parlando delle politiche di elettrificazione del trasporto europeo, ha esortato tutti gli interessati alla tematica a far arrivare, attraverso i punti di contatto nazionali, il proprio interesse alla Commissione europea che sta preparando il prossimo programma quadro settennale, affinché venga dato ampio spazio anche alla propulsione elettrica aeronautica.

Nella prima sessione tecnica, sono intervenuti rappresentanti delle industrie aeronautiche (Leonardo Company, Tecnam, GE Avio) e di istituti di ricerca (Laboratorio EBF di Bari, CNR Istituto Motori) che hanno fornito vision e strategie di approccio allo sviluppo dell’elettrico, nonché esperienze pregresse, di grande utilità per l’inquadramento del programma CIRA nel contesto degli interessi e delle capacità nazionali.

La seconda parte del workshop è stata dedicata a due tavoli tecnici paralleli, con lo scopo di stimolare un confronto tra esperti del settore su particolari tematiche. Un primo tavolo, incentrato sullo sviluppo di configurazioni aero-propulsive elettriche con particolare riguardo a velivoli da trasporto regionale, ha visto intervenire le Università di Napoli e Roma 3 e i Politecnici di Milano e Torino.

Il secondo tavolo è stato invece dedicato alle tecnologie abilitanti per la propulsione elettrica e alle infrastrutture di sperimentazione con i contributi delle Università di Napoli, di Salerno e del Salento, dell’Enea e, per le industrie, di Vulcanair, ATT, AVL Italia e Umbra.

Particolare attenzione è stata dedicata alle batterie: benchè grande interesse venga attualmente rivolto alla tecnologia a ioni di litio sviluppata su impulso del settore automotive, per l’aeronautica appare necessario un suo superamento per puntare a sviluppare batterie Li-S o Li-O2, con densità di energia notevolmente superiori a 1 kW h/kg. Così come sarà necessario per la loro affidabilità e sicurezza, lo sviluppo di sistemi avanzati di Battery Management Systems (controllo e diagnosi) e Battery Thermal Management Systems (controllo termico).

Interessanti le indicazioni e gli spunti emersi su numerosi altri aspetti del programma, ai fini della sua definizione:

relativamente alle infrastrutture di sperimentazione, è stata rilevata la necessità di simulare l’altitudine e di seguire protocolli di sperimentazione  particolarmente severi;

per lo sviluppo delle macchine e dei dispositivi elettrici per l’aeronautica, sia l’industria che i centri di ricerca puntano all’utilizzo di nuovi materiali e l’adozione di metodi di design basati su approcci multi-fisici;

per quanto riguarda le tecnologie disruptive, andrebbe valutata la fattibilità di investire nella tecnologia dei superconduttori ad alta temperatura per raggiungere   i target  di peso delle macchine e dei dispositivi elettrici e delle reti di distribuzione della potenza per velivoli della classe dei MW;

lo sviluppo delle nuove tecnologie, infine, non potrà non tener conto dei “design criteria” dettati dalle nuove norme di certificazione aeronautica.