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La ricarica a induzione in fase di prova

Le auto elettriche faranno presto il pieno sulla strada? Questa è la modalità di ricarica oggetto delle ricerche svolte da due studenti della HSLU.

Ricaricare la propria auto elettrica a induzione - come funziona?

La maggior parte dei caricatori wireless utilizza l’induzione magnetica, ovvero usano il magnetismo per trasmettere energia. Ben presto questa tecnologia potrebbe diventare realtà anche nel campo della mobilità. Ciò significa che viaggeremo come sui binari, grazie ad un approvvigionamento di corrente costante e senza cavi proveniente direttamente dalla carreggiata stradale.

Sul fondo del veicolo viene collocato un ricevitore (bobina di ricezione), mentre nel rivestimento della carreggiata sono inserite varie bobine che fungono da trasmettitori. Queste ultime sono rifornite di energia elettrica. Il tutto funziona nel modo seguente: mediante la corrente le bobine inserite nella pavimentazione producono un campo magnetico. Il campo magnetico fa in modo che la bobina sul veicolo la riceva e la possa trasformare nuovamente in energia elettrica. Questa energia prodotta viene utilizzata per caricare la batteria che fa funzionare il motore.

Diversi progetti nel campo della ricarica a induzione

Negli ultimi anni sono stati portati avanti vari progetti, talora con fondi pubblici o nel quadro di programmi di sostegno. Nel 2017 a Tel Aviv è stata inaugurata la prima pista di prova per la ricarica induttiva. Installata e gestita da ElectRoad, una start-up israeliana fondata per sviluppare il progetto e poi rinominata in ElectReon. Sulla parte inferiore del veicolo è stato inserito un ricevitore per l’alimentazione wireless, mentre le condotte di rame integrate nell’asfalto producono l’energia necessaria. Stando alle indicazioni di ElectReon, i ricevitori sono compatibili con tutti i veicoli elettrici. Uno speciale metodo di costruzione consente di inserire fino ad un chilometro di bobine nel rivestimento stradale. I prezzi per la realizzazione e l’ulteriore ampliamento del sistema non sono ancora noti.

Nuove tecnologie impiegate in Cina, Australia e Svezia

In diversi paesi si sta lavorando a progetti simili. Nella città cinese di Jinan a scopo di esperimento è stato installato un rivestimento solare che si carica automaticamente di energia. In Australia si testa un asfalto al grafene che non solo conduce elettricità, ma riduce anche di metà la quantità di cemento impiegata diminuendo di conseguenza le emissioni di diossido di carbonio generate durante la produzione. In più, grazie alla sua capacità di condurre il calore, ci sarebbe la possibilità di riscaldare le strade in inverno per evitare lo spargimento di sale o di applicarlo nella tecnica degli edifici come riscaldamento nel pavimento. Naturalmente per l’impiego su grandi superfici si deve tenere conto del fattore ecologico e del fabbisogno di energia.

La Svezia punta su concetti consolidati. Per raggiungere gli ambiziosi obiettivi climatici che il paese si è fissato entro il 2030, vi si sta conducendo una ricerca sul metodo di approvvigionamento e trasmissione di corrente tramite binari e braccio mobile simile a quello già usato oggi per far funzionare i bus di linea o i treni (il cosiddetto pantografo), con l’unica differenza che invece di sopra qui il captatore viene alloggiato sotto il veicolo. Resta da vedere se e come questa soluzione sia compatibile con l’attuale infrastruttura irta di ostacoli (in particolare dossi e ponti). Questo è probabilmente anche il motivo per cui alcune imprese svedesi si stanno allontanando dal progetto di strada elettrificata costruita vicino a Stoccolma chiamata «eRoadArlanda» per confrontarsi con il tema dell’induzione sull’isola di Gotland. Nelle piste di prova il manto è composto di una serie di spire di rame che, inserite a dieci centimetri di profondità, sono collegate alla rete elettrica. Le spire entrano in funzione solo nel momento in cui un veicolo sosta o vi viaggia sopra.

A proposito degli autori dello studio :

Juri Schuler è responsabile della costruzione di infrastrutture presso Gruner Berchtold Eicher SA a Zugo. 

Fabian Renggli è responsabile della gestione flotta e logistica presso il TCS a Emmen. Entrambi sono iscritti al programma Executive MBA dell’Università di Lucerna -Economia.

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I vantaggi della ricarica a induzione

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Un' infrastruttura di ricarica meno ingombrante

Le infrastrutture di ricarica necessitano spazio, ad esempio posteggi e luoghi di sosta per gli utenti. Anche le persone residenti negli appartamenti in affitto, sono spesso confrontate con l'assenza o l'insufficienza di colonnine di ricarica, in quanto non è possibile installarne nel palazzo. Tutte queste problematiche verrebbero meno se i veicoli rientrassero con le batterie piene.

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Economizzare risorse nella produzione delle batterie 

La tecnologia induttiva permette non solo di accorciare i tempi di attesa alle colonnine di ricarica, ma anche di ridurre la dimensione delle batterie. Piccole batterie significa anche minor impiego di risorse per la loro produzione. In questo modo si diminuirebbe il peso dei veicoli a vantaggio dell’efficienza del motore e della durata di vita dei materiali usati per la struttura.

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Riduzione delle colonne e progressi per la guida autonoma 

Il veicolo sarebbe in grado di seguire la carreggiata anche senza il riconoscimento visivo della segnaletica. Inoltre la rete di approvvigionamento potrebbe trasmettere le informazioni da veicolo a veicolo (car2car communication), gestire il traffico in modo attivo e contribuire così alla riduzione degli incolonnamenti.

Gli ostacoli per lo sviluppo delle ricariche a induzione

Prima di poter applicare su tutto il territorio la ricarica induttiva dei veicoli in corsa occorrono ancora diverse indagini preliminari. Oltre ad un maggior numero di test, le difficoltà e le domande elettrotecniche ancora da risolvere sono le seguenti: 

  • applicabilità alla nostra infrastruttura stradale
  • disponibilità di mezzi finanziari
  • immissione di una grossa quantità di energia elettrica nella strada 
  • conciliabilità con i sistemi già esistenti
  • influenza sulla salute di persone e animali, ad esempio il sistema di ricarica non deve interferire in alcun modo con il funzionamento di apparecchi come i pacemaker
  • ripensare il sistema di pagamento affinchè si possa calcolare l'energia prelevata dai singoli veicoli ed emettere la fattura al titolare del veicolo 

Qual'è il parere dell'Ustra a proposito della ricarica a induzione?

L’Ufficio federale delle strade (Ustra) ritiene che l’impiego su tutto il territorio della ricarica induttiva in corsa abbia scarse probabilità di realizzazione. La risposta dell’Ustra a riguardo: «La Confederazione, in collaborazione con i rappresentanti dei settori automobili, elettricità, immobili e flotta di veicoli e le loro associazioni nonché i rappresentanti di cantoni e comuni s’impegna affinché la quota di autovetture elettriche sul totale delle nuove immatricolazioni aumenti sino al 15% entro il 2022. Per raggiungere questo obiettivo è necessaria un’infrastruttura di ricarica efficiente. L’Ufficio federale delle strade s’impegna tra l’altro ad equipaggiare le piazzole di sosta lungo le strade nazionali con stazioni di ricarica veloce».

«Oltre a ciò stiamo lavorando al tema della mobilità elettrica attraverso la ricerca sulla tecnologia stradale e siamo molto aperti alle innovazioni tecniche. Tuttavia la ricarica induttiva è molto complessa e richiede grandi investimenti sia nell’infrastruttura che nelle vetture. Dato che l’autonomia dei veicoli aumenta sempre di più e i tempi di ricarica si riducono sempre di più, ci si chiede se gli ingenti investimenti necessari per un impiego su tutto il territorio potranno mai essere ammortizzati. Inoltre la carreggiata svolge diverse funzioni come la riduzione del rumore, il drenaggio e l’antisdrucciolo, che non devono venire compromesse dalla rete di cavi per l’induzione».

Tutto a proposito della ricarica di auto elettriche

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