Domenica 24 giugno 2012 è fissato il 2° OPEN DAY KITEGEN organizzato da SOTER, Società per la Transizione alle Energie Rinnovabili, con la collaborazione del Comune di Sommariva Perno (CN)
SOTER, in poche settimane di attività, riunisce già oltre 40 soci che stanno dando supporto economico e professionale.
La giornata OPEN DAY consentirà a tutti coloro che sono interessati a supportare il progetto Kitegen, o anche solo a saperne di più, di poter conoscere lo stato dell’arte e toccare con mano la tecnologia grazie ad una visita al test plant dove i progettisti risponderanno anche alle domande ed alle curiosità dei visitatori.
L’invito è rivolto in particolare a tutti coloro che, di fronte all’emergenza energetica, al riscaldamento globale e alla crisi economica, sentono il valore e l’importanza per l’ambiente e per il mondo della transizione alle energie rinnovabili e sono disposti a farsene carico personalmente. Kitegen è infatti il progetto tutto italiano che ha le potenzialità per produrre a basso costo grandi quantità di energia pulita e con bassissimo impatto ambientale e paesaggistico.
Nell’occasione SOTER illustrerà le ragioni del proprio impegno nel progetto, gli obiettivi che si propone e le iniziative in corso. Verrà anche presentato il piano industriale per la produzione del primo lotto di macchine.
Vi attendiamo per l’OPEN DAY.
Programma dell’evento.
L’incontro si terrà a Sommariva Perno (CN) presso la Sala della Biblioteca Civica in Piazza Europa e successivo trasferimento al test plant KiteGen
Come premesso fin dall’inizio questo blog tratta del KiteGen e di tutte le tecnologie e le tematiche correlate, che potrei riassumere in tutto ciò che consuma energia elettrica rinnovabile a basso costo ovvero lo scenario cui dobbiamo tendere nella realizzazione del progetto KiteGen. Tra queste si annoverano sicuramente le tecnologie relative al trasporto pubblico elettrico sia su gomma che su ferro (e ricordiamo il convegno del 24/5 sul tram-treno). Consideriamo di particolare interesse lo sviluppo di veicoli dotati di accumulo mediante supercondensatori a ricarica ultrarapida, una tecnologia brevettata da Sequoia, che prende il nome di Biberonaggio e deriva dallo sviluppo di un buffer utilizzato dal KiteGen durante la fase attiva di produzione per stoccare energia da utilizzare durante la fase passiva di rientro.
Questa tecnologia è di valida applicazione su servizi di bus pubblici (K-Bus) che effettuerebbero la ricarica alle fermate, in 10-15 secondi, mentre i passeggeri salgono e scendono, mediante un dispositivo formato da una “zampa” mobile che automaticamente si accoppia conduttivamente con un “tappeto” posizionato sotto l’area di fermata del bus. Il posizionamento della zampa e l’attivazione del tappeto (che normalmente è posto a massa per esigenze di sicurezza) sono orchestrate da un sistema automatico che libera l’autista dall’incombenza di gestire l’operazione. La ricarica conduttiva effettuata mediante questo sistema consente la ricarica ultrarapida, supportata da un altro stoccaggio, sempre costituito da supercondensatori, posto presso il punto di ricarica. Il sistema è dimensionato in modo che il dispositivo posto alla fermata si ricarichi durante le soste tra i passaggi dei bus e fornisca la ricarica rapida alla vettura per garantire alcuni km di autonomia sfruttando le caratteristiche fisiche del mezzo di accumulo (il supercap non è un accumulo chimico ma un condensatore a tutti gli effetti, in cui la superficie delle armature è estesissima e i tempi di carica e scarica sono quelli tipici dei condensatori, quindi ultrarapidi). Un pantografo non garantirebbe gli stessi tempi di ricarica. Altro vantaggio dei supercapacitori è la possibilità di ricaricare anche durante la marcia con l’energia estratta in fase di frenata (regenerative braking).
In figura un confronto tra le varie opzioni di trasporto elettrico disponibili.
Dal punto di vista economico, una simulazione di una linea k-bus servita da 4 mezzi su un tipico percorso urbano mostra un costo di gestione inferiore del 40% rispetto ad un’analoga linea servita da mezzi a ricarica parziale induttiva. Il rafforzamento della performance economica è in buona parte dovuto al fatto che i supercondensatori, contrariamente agli accumulatori elettrochimici come le batterie al litio, non devono essere sostituiti e la loro durata supera abbondantemente il ciclo di vita del mezzo sul quale sono montati, inoltre sono reciclabili e composti principalmente da materie prime molto abbondanti come carbonio e alluminio.
In figura, fatto 100 il costo della mobilità elettrica con batterie elettrochimiche, si pongono a confronto le alternative, anche in relazione all’effetto dell’impatto della mobilità sull’economia. Vedi anche riflessioni su eroei
Le modalità di trasporto pubblico su ferro con pantografo e su gomma con ricarica ultrarapida di supercapacitori non necessariamente vanno in conflitto, anzi potrebbero essere sinergiche come ad esempio per un tram che, a fronte di particolari vincoli, debba interrompere l’alimentazione da pantografo per tratti più o meno lunghi.
In sostanza le due modalità sono compatibili e complementari in un contesto di trasporto regionale integrato in cui il tram treno è preferibile nelle aree centrali o comunque molto urbanizzate in cui l’intensità delle utenze giustifichi l’alto costo dell’infrastruttura oppure per i lunghi percorsi veloci tra grandi e medi centri urbani mentre il K-Bus trova la sua migliore applicazione nel collegare i nodi serviti dal mezzo su ferro con le aree periferiche o i piccoli centri (trasporto extraurbano) oltre che per altri servizi che svolgono percorsi predefiniti come ad es. la raccolta dei rifiuti o taluni tipi di logistica e di distribuzione.
Per quanto riguarda il trasporto privato con mezzi elettrici non vi è ancora interesse a proporre la tecnologia biberonage almeno finchè l’infrastruttura dedicata al K-Bus non sia talmente capillare da poter effettuare la ricarica anche per l’utente privato (ad es. ai semafori) e/o la capacità dei supercondensatori non si avvicini a quella tipica delle batterie al piombo di 30 Wh/kg (siamo ancora intorno ai 10 Wh/kg).
A grande richiesta pubblichiamo una sintesi multimediale dell’open day KiteGen del 13/05/12. La partecipazione e la curiosità dei numerosi intervenuti è stata premiata con una demo di volo particolarmente ben riuscita, tanto che abbiamo deciso di pubblicarne le fasi più salienti in un video
L’importanza dell’open day risiede appunto nella possibilità di mostrare dal vivo gli avanzamenti dello stato dell’arte che, in questa fase di test dedicato al volo ed alle performance delle vele, si risolve anche in spettacolari dimostrazioni di come il braccio robotico del kitegen, ormai completo perchè dotato della sua mano unitamente alle migliorie apportate alle vele, riesca a far decollare e volare in modo semiautomatico il kite.
Nella demo mostrata la maggior parte dei movimenti che si vedono fare alla macchina (stem + compasso) erano completamente automatici, (per chi ha nozioni di controlli automatici erano retroazionati, dai sensori presenti nel braccio, nel compasso e nella struttura). Ciò che era manuale, e che altrimenti non poteva essere senza l’elettronica a bordo ala, temporaneamente indisponibile, era il controllo dei tamburi e di conseguenza delle funi e della vela. La vela è infatti dotata in particolare dei sensori che misurano la posizione e la velocità della stessa e la trasmettono all’elaboratore che, ponendole a confronto con una traiettoria obbiettivo, aziona le funi secondo una funzione che può essere proporzionale e/o derivativa e/o integrale allo scopo di correggere gli errori rilevati rispetto alla traiettoria stessa. Al successivo passo di elaborazione, la nuova misura inviata dai sensori, su cui avranno influito le azioni meccaniche attuate dalle funi al precedente passo, viene analizzata e produce una nuova correzione fino al convergere a zero dell’errore. Si tratta in genere di cicli elaborativi dell’ordine dei millisecondi. Questo è in termini estremamente semplificati il concetto di retroazione o feedback alla base di ogni tecnologia di automazione e robotica.
C’è ancora del lavoro da fare per rendere completamente automatico il volo, che richiede ancora alcune attività manuali, a cui i nostri ospiti hanno assistito, ma l’ottimo lavoro fatto sul software di gestione del decollo dai nostri progettisti Paolo Marchetti e Angelo Conte ci consente di essere confidenti sul buon esito a breve del pacchetto “decollo automatico”.
Intuirete che il prossimo passo sarà aumentare la potenza estratta dal vento aumentando le performance del kite.
L’open day è stato anche dedicato a presentare l’attività di SOTER s.r.l., realtà esclusivammente dedicata al supporto del progetto KiteGen. Presso la sede di Sequoia Automation a Chieri, Riccardo Renna ha illustrato ai presenti, le attività di SOTER riscuotendo notevole interesse.
Nella foto il nutrito gruppo di ospiti del primo Open Day KiteGen realizzato con la collaborazione di SOTER
Pressanti esigenze di carattere ambientale e sanitario consigliano di trasferire quote significative di mobilità nelle aree urbane del nostro paese dal mezzo privato a quello collettivo. Questa esigenza sarà rafforzata nei prossimi anni dalla dinamica crescente e strutturale dei prezzi petroliferi, che farà aumentare la domanda di trasporto collettivo di qualità. Inoltre, siccome la produzione di energia elettrica italiana corrisponde a circa il 36% del Consumo Interno Lordo di energia primaria, in futuro dovremo aumentare la penetrazione dell’energia elettrica anche nei settori della mobilità e degli usi termici, utilizzando tutto il potenziale delle fonti rinnovabili attraverso tecnologie come il kitegen e nel contempo migliorare l’efficienza energetica complessiva del sistema. Come ho spiegato qui i trasporti collettivi, in particolare quelli su ferro, sono caratterizzati da ridotti consumi specifici di energia primaria.
Purtroppo, l’attuale sistema di trasporto pubblico italiano, prevalentemente su gomma, non è in condizione di rispondere in maniera efficace ed economicamente competitiva a queste sfide.
Le esperienze europee più avanzate dimostrano che si possono conseguire elevati livelli di qualità e produttività del servizio, solo con l’utilizzo dei moderni sistemi di trasporto tranviario e ferro-tranviario.
Per cercare di superare il gap che ci divide da questi paesi c’è la necessità di avviare un grande programma nazionale di espansione del trasporto su ferro nelle aree urbane, che io ho sintetizzato nello slogan “1000 km di nuove linee ferro-tranviarie”.
Per questi motivi, l’associazione AMT (Associazione per gli studi sulla mobilità ed i Trasporti in Toscana), ha organizzato l’anno scorso un primo convegno a Firenze sulla innovativa tecnologia del tram – treno che, sfuttando la possibilità di percorrere indifferentemente sia tracciati urbani che linee ferroviarie esistenti, consente di accrescere esponenzialmente i passeggeri trasportati (come ho sintetizzato in questo articolo).
L’associazione, verificato il successo della prima iniziativa, ha deciso di organizzare un altro incontro più applicativo, relativo a una specifica realtà toscana, l’area vasta Pisa – Pontedera – Lucca -Livorno in cui la domanda di trasporto è di tipo metropolitano, anche per la presenza di molti e importanti poli di attrazione economici, culturali e turistici e in cui è presente una fitta rete ferroviaria e alcune linee ferroviarie locali, attualmente sottoutilizzate rispetto alle potenzialità reali.
Il programma del convegno, che si svolgerà a Pisa il prossimo 24 Maggio, è scaricabile qui dal sito di AMT. La partecipazione è gratuita, ma è indispensabile effettuare una preiscrizione, con le modalità descritte sullo stesso sito.
Domenica 13 maggio 2012 si terrà il Primo OPEN DAY Kitegen organizzato in collaborazione con SOTER, Società per la Transizione alle Energie Rinnovabili.
SOTER srl nasce nel 2011 unicamente per supportare il progetto Kitegen e riunisce già numerosi soci che stanno dando supporto economico e professionale.
La giornata OPEN DAY consentirà a tutti coloro che sono interessati a supportare il progetto Kitegen, o anche solo a saperne di più, di poter conoscere lo stato dell’arte e toccare con mano la tecnologia grazie ad una visita al test plant dove i progettisti risponderanno anche alle domande ed alle curiosità dei visitatori. L’invito è rivolto in particolare a tutti coloro che, di fronte all’emergenza energetica, al riscaldamento globale e alla crisi economica, sentono il valore modiale e l’importanza per l’ambiente e per il mondo della transizione alle energie rinnovabili e sono disposti a farsene carico personalmente.
Vi attendiamo per l’OPEN DAY, l’incontro si terrà nella sola mattinata con l’eventuale possibilità di proseguire l’incontro dalle 13 in poi A PRANZO per chi non farà rientro immediato nella propria sede. qui sotto trovate il programma dettagliato dell’evento.
Ore 9.15/9.30 Inizio presentazione progetto in sede a Chieri (TO) Via XXV Aprile 8
Ore 10.30/11 Termine presentazione
40’ di trasferimento per recarsi sul sito del test plant
L’ultimo componente del kitegen stem realizzato è il cosiddetto compasso, una “mano” robotica che ha la funzione di tenere divaricati i cavi che controllano la vela, facilitando le manovre di decollo e rientro.
Per comprendere la funzionalità del “compasso” dobbiamo fare un passo indietro e capire il funzionamento del kitesurf e/o kiteboarding.
Il kitesurfing (o kitesurf o kiteboarding) è uno sport acquatico, di recente invenzione (1999), nato come variante del surf; consiste nel farsi trascinare da un aquilone ( “kite” in inglese), che usa la potenza del vento come propulsore e che viene manovrato attraverso una “barra di controllo” (boma), collegata al kite da sottili cavi (due o quattro) di dyneema o spectra detti “linee” e lunghi tra i 22 e i 27 m. Il kitesurfing richiede inoltre l’utilizzo di una tavola per solcare il mare. (Tratto da Wikipedia)
Il “compasso”, soprannominato così perché le due lunghe antenne che si aprono e chiudono ricordano la forma del compasso da disegno tecnico, emula il movimento delle due braccia umane per richiamare le funi di manovra. Le due funi nella foto verso il bordo d’attacco (leading edge) sono quelle di potenza mentre quelle posteriori sono per la frenata che in gergo si chiama depowering. Nel sistema KiteGen non sono presenti le funi di depowering poichè il ciclo di funzionamento prevede una fase attiva in cui il kite raggiunge la massima quota operativa compiendo delle evoluzioni a forma di otto rovesciato, ed una fase passiva in cui ritirando un solo cavo la vela assume un assetto “a bandiera” e ritorna alla quota minima con il minimo dispendio energetico per ricominciare poi il ciclo. Per maggiori dettagli sul ciclo di produzione è consigliabile visionare il filmato qui sotto, in cui la manovra di scivolata appare al minuto 2.
La barra di manovra può essere unita, nel caso di kite per trazione con le due funi di controllo fissate agli estremi mentre la terza linea di traino l’attraversa al centro per mezzo di un foro, come separata per piccoli kite.
In linea di massima, similmente alla bicicletta, tirando la fune destra per mezzo della barra il kite va a destra e viceversa.
In questo link è spiegata bene la funzione della barra di controllo:
Il compasso è un elemento fondamentale per manovrare il kite in fase di decollo ed atterraggio. Successivamente la sua presenza diventa impercettibile.
In assenza del compasso, quando il kite è appeso, in fase iniziale tende a compiere diversi twist (ovvero le funi si attorcigliano) rendendo impraticabile la manovra di decollo.
Ognuna delle antenne in Kevlar/carbonio con anelli passanti in ceramica, è sensorizzata su 2 assi ovvero per il tiro della fune che l’attraversa sia in verticale che orizzontale.
Due motori posti alla base dello stem governano le leve di azionamento delle antenne per mezzo di lunghi bowden (simili alle funi in acciaio e guaina dei freni di bibicletta) di tipo push-pull governati dal software.
Dato che è impossibile riuscire a opporsi alla forza del vento senza danneggiare gli organi meccanici questi ultimi assecondano la “volontà” del vento posizionandosi linearmente al tiro della fune oltre un certo range di potenza. Il sistema in fase di test preliminare è visibile nel video allegato.
In fase di atterraggio il sistema divarica nuovamente le antenne agevolando la stabilità del kite.
In fase di decollo il compasso rimane aperto incoraggiando l’aria ad incanalarsi nel kite e successivamente si chiude con estrema velocità. Se il vento non è eccessivo il presidio software può lasciare mezze aperte le antenne o una aperta ed una chiusa.
Similarmente alle braccia oltre che determinare/rilevare la posizione del kite può aiutare con degli impulsi al sollevamento dello stesso. Per esperienza personale posso dire che chiudendo gli occhi per qualche secondo sono riuscito a far compiere degli “8” rovesciati al kite solo sentendo la forza applicata alle funi. Allo stesso modo i recettori tattili delle antenne si comportano come le “vibrisse” dei gatti.
Il compasso che vedete in queste immagini ha avuto una progettazione abbastanza controversa essendo giunto ormai alla 5° versione le cui prestazioni sono finalmente accettabili. Nel corso dei test una serie di idee e soluzioni tecniche è stata via via scartata avvicinandosi sempre più allo strumento idealizzato da M. Ippolito e riprodotto nell’ormai celebre modellino presentato in varie occasioni.
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