Category: supercondensatori

Sistemi di controllo

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.

K-Bus e trasporto pubblico elettrico

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).

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