Category: tecnologia

Sistemi di controllo

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By eugenio saraceno, 2013/01/30

Il seminar che proponiamo oggi inquadra la tematica dei controlli automatici aggiungendo dettagli sul sistema basato sui supercondensatori progettato per eliminare l’intermittenza della produzione di energia elettrica dovuta al ciclo yo-yo caratteristico del KiteGen Stem, che prevede una fase attiva di generazione ed una fase passiva in cui una piccola percentuale dell’energia prodotta viene utilizzata per riportare l’ala alla quota minima.

categories KiteGen, supercondensatori

Kitegen yoyo/stem e KiteGen carosello. Rapporto fra la velocità e la forza nella conversione energetica.

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By eugenio saraceno, 2013/01/02
Scritto da Mario Marchitti
Il KiteGen è stato concepito in due configurazioni, lo yoyo o stem, ora in fase di avanzata realizzazione
a Sommariva Perno, e, originariamente, nella configurazione tipo carosello i cui rendering sono qui raffigurati.
Dal punto di vista della conversione energetica c’è una sostanziale differenza nella modalità di operare dell’aquilone o profilo alare, a seconda della tipologia del KiteGen, e questa differenza si riflette nei dimensionamenti di alcuni organi fondamentali.
In entrambe le configurazioni la navigazione al traverso dell’ala genera le forze aerodinamiche, di portanza e resistenza, utili per la conversione dell’energia eolica in energia meccanica e quindi elettrica.
Però nello yoyo o stem, l’ala si sposta anche lungo la direzione dei cavi che lo ancorano a terra ai generatori [1], con una importante componente nella direzione del vento vero, ed è proprio questa velocità e forza che si trasmettono lungo i cavi collegati a degli argani solidali ai generatori;
i cavi vengono quindi svolti, mettendo in rotazione i generatori. Mentre, nell’altro caso del carosello, la velocità e la forza utili sono circa allineate alla direzione dello spostamento al traverso che segue l’aquilone, e non c’è lo svolgimento dei cavi per produrre energia [1], perché, in questo caso, le forze aerodinamiche trascinano in rotazione un anello a cui sono collegati dei generatori.
In effetti, per quanto riguarda la modalità della conversione della potenza del fluido, la torre eolica tradizionale è più simile al carosello che non allo stem [2], perché anche nella torre eolica la forza utile è nella stessa direzione della velocità al traverso della pala, che non svolge dei cavi, ma trascina in rotazione il generatore al mozzo della torre.
La potenza applicata per spostare un oggetto è fisicamente definita come il prodotto della forza applicata per la velocità di spostamento dell’oggetto; così pure, per un generatore collegato a un argano, la potenza erogata (a meno di perdite di efficienza) è data dal prodotto della forza che fa girare l’argano per la sua velocità di rotazione tangenziale (oppure dalla coppia applicata per la velocità angolare).
Ora, nel primo caso dello Stem, è la forza che predomina, mentre nel Carosello predomina la velocità. Pertanto nel sistema a carosello i generatori sono molto meno sollecitati rispetto a quelli dello Stem. Nello Stem la velocità di svolgimento dei cavi è una frazione della velocità del vento vero, che è molto inferiore alla velocità apparente o al traverso che genera le forze aerodinamiche; mentre nel carosello la velocità di trascinamento dei generatori è circa uguale alla velocità al traverso che è molto superiore a quella del vento vero. Il contrario succede per la forza. Un dettaglio numerico del confronto può essere effettuato esaminando le formule 15, 16 e 17 riportate nel paragrafo Crosswind Motion dell’articolo di Miles Loyd che possono essere applicate al KiteGen stem [3]; queste formule sono da confrontare con quelle che esprimono il kite-power-factor che si ottiene considerando lo schema a carosello kpf = Vk/Vw (Cl – Cd *Vk/Vw)√((1+Vk/Vw)^2).
Considerando che la velocità al traverso dell’aquilone è molto maggiore del vento vero, la precedente formula si può semplificare in kpf = Cd(E*Rv^2 – Rv^3), dove E è l’efficienza Cl/Cd , e Rv è il rapporto fra le velocità, Vk/Vw.
Dalla formula 15 dell’articolo di Loyd si può ricavare il rapporto ottimale fra la velocità di srotolamento dei cavi dell’aquilone dello stem, Vk, e quello del vento vero atmosferico Vw, che è di 1/3. Cioè in presenza di un vento di 10 m/s si ottiene la massima potenza dallo stem con una velocità di srotolamento di 3.33 m/s. [NdR KiteGen comunque riconosce valida la formulazione di Loyd solo in un range limitato di velocità del vento, ovvero dal Cut In fino al raggiungimento della forza nominale della catena cinematica, dopo di che la formulazione cambia drasticamente a tutto vantaggio della produttività complessiva].
Nel caso del KiteGen Carousel invece, la velocità che occorre considerare nella produzione di energia è quella al traverso dell’aquilone, che, nel caso ottimale (supponendo un’efficienza pari a 10), è nel rapporto di 6.66 a 1 rispetto al vento vero (questo valore si ottiene derivando rispetto a Rv la formula semplificata del kpf e calcolando il valore di Rv che annulla la derivata).
Quindi, ipotizzando un vento vero di 10m/s, si ottiene la massima potenza con una velocità al traverso dell’aquilone di 66 m/s. A parità di kite-power-factor, cioè della potenza specifica generata dai due sistemi, il rapporto fra le velocità di generazione fra lo stem e il carosello è quindi di 3.3/66, cioè nel carosello la forza è trasmessa al generatore con una velocità 20 volte maggiore, pertanto il rapporto fra le rispettive forze deve essere inverso, cioè ai generatori dello carosello si trasmettono forze 20 volte inferiori.
Il dimensionamento degli organi di un argano-generatore, e quindi il loro costo, è determinato principalmente dalle forze applicate e secondariamente dalla loro velocità di rotazione, pertanto le precedenti osservazioni dovrebbero orientare alla scelta della configurazione a carosello, come più efficiente ed economica. Qui però intervengono anche altre valutazioni nelle scelte progettuali; perché va osservato che un KiteGen carosello non può scendere sotto una certa taglia, che è di qualche centinaio di metri di diametro dell’anello, mentre il KiteGen Stem può essere realizzato anche per potenze molto limitate, come del resto è il Mobile Gen, una versione di potenza ridotta, installata su un piccolo autocarro, quindi anche trasportabile. Va comunque detto che l’attuale stem, in costruzione a Sommariva Perno, oltre a rappresentare il prototipo di un impianto produttivo di alcuni MW, rappresenta anche una “palestra” per lo sviluppo delle tecnologie, che poi potranno trovare applicazione in un progetto ben più ambizioso, e più efficiente, come il KiteGen Carousel.
Note:
[1] In effetti anche l’aquilone del carosello si sposta lungo la direzione dei cavi, per due motivi: per “coprire” in modo ottimale l’area utile di estrazione dell’energia (vedi anche la nota successiva), e anche per superare i due “punti morti”, cioè quando l’aquilone deve cambiare la direzione o le mura del traverso.
[2] La formula del kite-power-factor si applica anche alla pala di una torre eolica tradizionale che, al pari dell’aquilone del KiteGen, è assimilabile a un profilo alare. La formula di per sé non indica un limite superiore di potenza estraibile da un profilo, perché nella formula la potenza è funzione principalmente dell’efficienza del profilo. Occorre però tenere presente che i sistemi per l’estrazione dell’energia eolica intercettano il fluido su un fronte, o tubo di flusso, limitato; quindi è possibile estrarre al più la potenza contenuta nel tubo di flusso. Nella torre eolica il fronte vento o superficie utile è quella che viene spazzata dalla rotazione della pala, che ha una lunghezza di 30-60 metri per le torri più potenti, mentre nel KiteGen il “raggio” con cui opera l’aquilone è assimilabile alla lunghezza dei cavi, che possono arrivare a mille metri e più, quindi con una superficie utile di centinaia di volte superiore a quella di una torre tradizionale. Occorre anche aggiungere che la potenza estraibile è anche funzione della velocità del vento vero al cubo, e questa, alla quota in cui opera attualmente il KiteGen Stem, di 500-1000 metri, è circa doppia di quella presente alle quote in cui opera una torre eolica, pertanto quest’altro aspetto va a moltiplicare per circa otto volte la potenza estraibile.
[3] Il documento di Loyd prende in considerazione l’energia aerodinamica estraibile da un profilo, però il dispositivo di conversione proposto dallo stesso autore è radicalmente differente sia dal KiteGen Stem sia dal KiteGen Carousel. Loyd, come soluzione progettuale, propone di installare i generatori direttamente sull’aquilone o profilo alare, quindi sono generatori che vengono trasportati in volo: una soluzione poco efficiente, pericolosa, e difficilmente scalabile per potenze oltre qualche decina di kW.

Ulteriori dettagli ai link.

http://kitegen.com/tecnologia-2/kite-gen-carousel/

http://kitegen.com/tecnologia-2/stem/

NB. Nel rendering del Carousel per consentirne la raffigurazione d’insieme,  non sono rispettate le proporzioni di progetto tra bracci, cavi e vele

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Seminar: Struttura e componenti del KiteGen Stem

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By eugenio saraceno, 2012/10/10

Il post sulle funzioni dello stem ha animato diverse discussioni tecniche sulla nostra lista pubblica kitegen . Il seminar che proponiamo oggi inquadra la tematica aggiungendo dettagli sulle altre componentistiche elettriche e meccaniche correlate, tra le quali i sensori, la struttura igloo, gli alternomotori.

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Le sette funzioni dello Stem

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By eugenio saraceno, 2012/10/04

Lo Stem, letteralmente “Stelo” è il componente più appariscente del Kitegen  in configurazione yo-yo, tanto che l’intera macchina viene denominata Stem.

E’un braccio robotico sensorizzato realizzato in materiali leggeri (alluminio o fibra di carbonio) montato su una torretta rotante vincolata alla struttura portante (igloo o cupola) mediante una ralla.

Sebbene molte soluzioni adottate nei vari progetti di eolico d’alta quota (compreso il nostro prototipo mobilgen) non prevedano un braccio robotico di tali dimensioni (circa 20 m) lo stem non è certamente un elemento decorativo ma implementa ben 7 funzionalità della macchina:

1) La grande maggioranza dei fallimenti nei decolli (kite-crash) o nelle manovre di volo avviene a bassa quota.  Lo stem consente di operare sempre con la vela posta ad una quota opportunamente lontana dal suolo; inoltre il vento presente a 15-20 m di altezza sul terreno è sempre più intenso che al suolo, quindi la vela a quell’altezza ha maggiore probabilità di trovare il vento con la velocità sufficiente per il decollo.

2) il movimento ed i gradi di libertà del braccio robotico stem consentono di effettuare delle rapide manovre che generano un vento apparante sufficiente per far alzare la vela in volo anche in caso di venti molto deboli.

3) Lo stem consente ai cavi in uscita dagli alternomotori e dagli argani di rimanere allineati per molti metri riducendo la fatica e le vibrazioni su questi componenti

4) lungo lo stelo sono posti i sensori capaci di inviare alla centrale di controllo le informazioni sulle deformazioni meccaniche in atto e la posizione del braccio.  In particolare sono presenti 9 nanogauge (sensori di deformazione) e gli encoder che misurano gli angoli di rotazione del braccio rispetto al piano orizzontale e verticale

5) Quando la vela è investita  da raffiche lo stem è il primo componente cui viene trasmessa la forza impressa dalla raffica mediante i cavi.  I sensori di deformazione inviano le informazioni alla centrale di controllo che, qualora si rilevino raffiche troppo intense, è in grado di rispondere adeguatamente con manovre atte ad allontanare la vela dalla finestra di potenza riducendo la sollecitazione meccanica.   Durante il tempo di elaborazione e reazione della centrale di controllo, che per quanto breve è non nullo, lo stem consente di assorbire la sollecitazione meccanica mediante una opportuna deformazione elastica, salvaguardando i componenti meccanici più delicati.

6)  lo stelo consente di supportare il compasso, che è una mano robotica montata sulla sua sommità, che aggiunge gradi di libertà alle manovre sui cavi e la vela.  In particolare le due “dita” (o baffi) del compasso divaricandosi mantengono separati i cavi durante le manovre e ne evitano gli intrecci (twisting)

7) Secondo l’orografia dei siti i venti possono variare la direzione prevalente più o meno rapidamente nel corso delle stagioni o anche nel corso di una stessa giornata. Lo stelo, ruotando in accordo con le direzioni dei venti, consente sempre di posizionare la vela secondo la finestra di massima potenza.

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K-Bus e trasporto pubblico elettrico

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By eugenio saraceno, 2012/05/22

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).

categories scenari energetici, supercondensatori

Compasso

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By eugenio saraceno, 2012/05/04

Scritto da Igor Sabetti

progettista elettromeccanico del team KiteGen

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.

categories KiteGen, tecnologia

KiteGen e la bottega tecnologica

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By eugenio saraceno, 2012/03/27
Scritto da Mario Marchitti
Il progetto KiteGen presenta innumerevoli innovazioni e sfide tecnologiche che potrebbero generare nuove attività industriali (spin off in gergo); molti di queste meriterebbero di essere sostenute indipendentemente dalla funzione che svolgeranno nell’ambito del progetto. Il KiteGen mira a sfruttare i venti di alta quota attraverso vele/aquiloni/profili alari opportunamente vincolati e comandati da terra: una soluzione che, sebbene non introduce alcuna novità scientifica, necessita l’impiego di tecnologie e ritrovati che si pongono alla frontiera nel campo della ricerca applicata. Il gruppo e il luogo di lavoro dove attualmente si sviluppa il progetto può essere visto come una sorta di bottega tecnologica, dove chi ha ambizioni e interessi potrebbe trovare un fertile terreno per sviluppare e maturare professionalità di alto livello. Magari all’inizio si dovrà accontentare di una scarsa o nulla remunerazione, perché il progetto non gode di un adeguato sostegno, né da parte della grande industria, né da parte degli enti governativi, ma il guadagno come bagaglio di esperienza e conoscenze tecniche è sicuramente elevato, e in questa ottica l’impegno è sicuramente pagante, soprattutto per un giovane che si affaccia nel mondo della tecnologia e dell’industria.
Supercondensatori, nuovi cavi, nuovi profili alari, sensori e tecniche di controllo sono fra le tecnologie più importanti applicate al KiteGen:
- Il KiteGen non sarebbe concepibile senza la disponibilità di cavi in polimeri (Dyneema, Vectran) che  sono  più leggeri (circa la densità dell’acqua)  dei cavi in acciaio e circa dieci volte più resistenti a parità di sezione; questi cavi trovano sempre maggiori applicazioni, così come è avvenuto per la fibra di carbonio nella realizzazioni delle parti strutturali dei velivoli, ma anche nel settore del trasporto terrestre.  Comunque i limiti di impiego di questi cavi devono essere studiati ed esplorati, soprattutto per quanto concerne le adeguate protezioni e limiti di impiego riguardo all’usura. Si stanno anche studiando e valutando innovative caratteristiche aerodinamiche del cavo, per poterlo opportunamente sagomare per ridurre ancora più drasticamente la resistenza aerodinamica, soprattutto nella parte terminale, vicino al kite, dove le  velocità sono maggiori.
- Il controllo è indubbiamente la parte più importante, più difficile e più ambiziosa del progetto, soprattutto nella fase riguardante il decollo del kite, perché in questa fase il kite ha una corsa limitata nello spazio, inoltre  la sua velocità è minima o nulla. Ci si trova nella stessa situazione di chi va in bicicletta, dove l’equilibrio in partenza è precario e difficile da controllare. Il comando del kite viene effettuato principalmente azionando i cavi in modo differenziale, ma si prevede comunque di potenziare le manovre, soprattutto a bassa velocità, con due turbinette alle estremità dell’aquilone che forniscono un momento imbardante (che può essere assimilato alla funzione del piano verticale di coda degli aerei, che però è efficiente alle alte velocità. In effetti per migliorare la manovrabilità degli aerei di recente ci sono proposte per orientare la spinta del getto, con ugelli mobili). Il “motore” del controllo è lo stesso generatore, la cui azione deve essere modulata adeguatamente, sia come controllo passivo (aumentando o diminuendo il carico) sia come controllo attivo agendo in modo differenziale sui cavi. Il controllo con estrema precisione e rapidità effettuata con motori molto potenti, nell’ordine delle centinaia di kW, sono operazioni particolarmente impegnative dal punto di vista tecnologico.
- Fino a pochi anni fa la capacità dei condensatori difficilmente arrivava al Farad, mentre oggi sono già in commercio, a prezzi accessibili, condensatori con una capacità di oltre il migliaio di Farad. L’incredibile aumento di capacità consente di concepire il supercondensatore come buffer di energia, con diversi scopi nell’ambito del progetto KiteGen: per livellare l’erogazione dell’energia alla rete in quanto il KiteGen Stem singolo funziona alternativamente, con una fase attiva e una più breve passiva; e per fornire appunto l’energia necessaria al riavvolgimento dei cavi nella fase passiva. Fuori dall’ambito del KiteGen la tecnologia dei supercondensatori ha trovato applicazione come sistema di assistenza e recupero energetico (Power Hibrid Regenerator) e nel concetto di K-Bus a ricarica veloce (biberonaggio) L’elettonica di potenza per gestire l’uscita dei generatori ad alta frequenza con operazioni di raddrizzamento e successivamente di conversione in alternata adeguata alla rete è un ulteriore importante impegno tecnologico.
-Il Kite, l’aquilone, la vela, o il  profilo alare fin’ora utilizzati per i test sono stati reperiti sul mercato, che li produce per attività sportive e già anche per applicazioni industriali come SkySail. Sono realizzati con tessuti sintetici ad alta resistenza. Il loro rapporto portanza/resistenza non è molto alto: non si riesce ancora ad arrivare a un valore di 10, mentre gli alianti, che utilizzano ali rigide, presentano efficienze fino a 50. Una maggiore efficienza consente, a parità di potenza erogata, di ridurre la superficie del kite, quindi di migliorare la controllabilità del kite e di ridurre la sua sensibilità alle raffiche. L’ala rigida però non consente la manovra di scivolata d’ala o di messa in bandiera, per potere riportare l’aquilone a bassa quota e ricominciare il ciclo di produzione. La soluzione che ora viene studiata è l’ala bimodale, rigida in corda per ottenere un’alta efficienza, e flessibile in apertura per permettere le manovre di recupero. L’ala bimodale (con sezioni o cassonetti in carbonio uniti da elastomeri)  è in fase di progetto, e un adeguato supporto esterno da parte di laboratori con gallerie del vento sarebbe benvenuto.
- Come per gli aerei anche per il progetto KiteGen c’è la necessità di monitorare istantaneamente gli assetti (angoli e posizioni) le velocità e le accelerazioni. Nel caso del kite però non ci si può servire delle costose e pesanti piattaforme inerziali (i giroscopi) comunemente usate per gli aeromobili, ma ci si deve servire di sensori leggeri, poco ingombranti e con basso assorbimento di potenza elettrica. Attualmente questa sensoristica, cosiddetta strap down, è costituita da accelerometri, girometri e magnetometri. I loro segnali devono essere opportunamente combinati con sosfisticate tecniche matematiche, che in parte erano già presenti nel sensore SeTAC precedentemente sviluppato.

categories KiteGen, tecnologia

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